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原文传递多加载模式的非饱和土冻胀仪及冻胀量测试方法

专利名称：	多加载模式的非饱和土冻胀仪及冻胀量测试方法
摘要：	本发明公开了一种多加载模式的非饱和土冻胀仪及冻胀量测试方法，冻胀仪包括试样存放系统、荷载控制系统、湿度控制系统、温度控制系统和恒温箱；试样存放系统包括试样筒和温度盘，试样筒的底端设有进气口，温度盘内设空腔、腔底外设有隔水隔气膜、腔顶上设进液口和出液口，温度盘设置于试样筒的顶端内，试样筒置于恒温箱内；荷载控制系统包括反力架和荷载控制机构，荷载控制机构设置于反力架中，反力架立于恒温箱内，荷载控制机构设置于反力架中与温度盘相连；湿度控制系统与试样筒的进气口连通；温度控制系统的输出口与温度盘上的进液口连通、出口与温度盘上的出液口连通。可开展多加载模式的冻胀试验，也能实现气态水补给，诱发粗粒土冻胀。
专利类型：	发明专利
申请人：	中南大学
发明人：	滕继东;刘建龙;张升;盛岱超
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
申请号：	CN201911293622.7
公开号：	CN110954573A
代理机构：	长沙永星专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	邓淑红
分类号：	G01N25/14;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/14
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：它包括试样存放系统、荷载控制系统、湿度控制系统、温度控制系统和恒温箱；试样存放系统包括试样筒和温度盘，试样筒的底端设有进气口，温度盘内设空腔、腔底外设有隔水隔气膜、腔顶上设进液口和出液口，温度盘设置于试样筒的顶端内，试样筒置于恒温箱内；荷载控制系统包括反力架和荷载控制机构，荷载控制机构设置于反力架中，反力架立于恒温箱内，荷载控制机构设置于反力架中与温度盘相连；湿度控制系统与试样筒的进气口连通；温度控制系统的输出口与温度盘上的进液口连通、出口与温度盘上的出液口连通。 2.如权利要求1所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述试样筒为两端开口的圆筒，试样筒内试样不同高度处埋设温度传感器和应力传感器，试样筒底部内设钢筋网。 3.如权利要求2所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述试样存放系统还包括底座、定位筒和保温筒；底座为环形座，其内壁设有温湿度计和电加热棒；定位筒的顶面设有钢筋网，定位筒同轴设置于底座上；所述试样筒套于定位筒外，试样筒与定位筒之间设有密封圈；保温筒包覆于试样筒外。 4.如权利要求1所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述反力架为门型架，包括横梁和一对立柱，立柱上设螺纹段，横梁的两端设有通孔，横梁套于两立柱上通过一对螺母锁紧。 5.如权利要求4所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述荷载控制机构包括液压伺服控制装置和轴力传感器；液压伺服控制装置安装于所述横梁下，加载端与所述温度盘相连；轴力传感器设置于温度盘上。 6.如权利要求4所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述荷载控制机构包括卷筒、滑索和滑轮；卷筒连接于所述反力架内，滑轮连接于所述横梁下，滑索的一端绕于卷筒上、另一端绕过滑轮后与所述温度盘相连；卷筒转动通过滑索提起温度盘能够保证试样土在试验过程中所受荷载为始终零。 7.如权利要求1所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述湿度控制系统包括环境箱、空气搅拌器、加热器、冷却器、鼓风机、加湿器和除湿器；环境箱的侧壁上设有出风口和回风口，鼓风机设置于出风口处、输出端通过蒸汽管与试样筒的进气口连通，蒸汽管的另一端与回风口连通；环境箱的底面设有一对通孔分别与加湿器和除湿器连通；空气搅拌器吊装于环境箱的顶面；加热器和冷却器设置于环境箱的底面上。 8.如权利要求1所述的多加载模式的非饱和土冻胀仪，其特征在于：所述温度控制系统包括可设置恒温或正弦变化温度，其输出口与温度盘进液口连通，回流口与出液口连通，通过冷冻液的循环控制温度。 9.一种非饱和土负动、静荷载冻胀试验方法，其特征在于，该方法利用权利要求5所述的冻胀仪为工具，包括以下步骤： (1)配制试样土，将试样土置于试样筒内； (2)在试样顶部覆盖隔水隔气膜； (3)在隔水隔气膜上放置温度盘； (4)在反力架上安装液压伺服控制装置，使施力端与温度盘接触，记录初始位置； (5)设定目标相对湿度，启动湿度控制系统； (6)设定目标温度，启动温度控制系统，冷冻液循环进入温度盘，控制温度，设定恒温箱目标温度，启动恒温箱； (7)设定目标上覆压力，启动液压伺服控制装置； (8)开始量测并记录、储存相关数据，根据测得的土体温度，绘制土体温度分布曲线，求得冻结深度，通过变形计测得的冻胀量，可得出冻胀率。 10.一种非饱和土自由冻胀量的测试方法，其特征在于，该方法利用权利要求6所述的冻胀仪为工具，包括以下步骤： (1)配制试样，将试样置于试样筒内； (2)试样顶部覆盖隔水隔气膜； (3)隔水隔气膜上放置温度盘； (4)反力架上安装滑轮； (5)滑索连接温度盘，转动卷筒，调节滑索，使温度盘刚接触试样顶部，并且无压力； (6)开启湿度控制系统，补给气态水； (7)开启温度控制装置，冷冻液进入温度盘，实现温度控制； (8)控制卷筒转动，滑索提升，至试样顶部压力为零，以此维持温度盘接触试样顶部，即可进行零负载冻胀试验；试验过程中当土体向上冻胀引起顶部受到荷载时，通过温度盘与试样间的压力传感器传递出的信号，控制滑索继续提升，保证试样在整个试验过程中上覆荷载一直为零。
所属类别：	发明专利