[发明专利]一种二维温度梯度冻土试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：包括凸底座（3）、双层压力室（1）、活塞（2）、底部主隔热板（6）、底部主制冷板（4）、顶部主制冷板（14）、顶部主隔热板（16）、底部辅助隔热板（13）、底部辅助制冷板（5）、导热介质（10）、顶部辅助制冷板（15）和顶部辅助隔热板（12）；

在凸底板（3）的凸台上由下至上依次安装底部主隔热板（6）、底部主制冷板（4）、试样（9）、顶部主制冷板（14）和顶部主隔热板（16），所述双层压力室（1）的顶部设有活塞孔，所述的活塞（2）设置在活塞孔中，所述的活塞（20）的底部与顶部主隔热板（16）接触；

在所述双压力室（1）的外侧壁上，由下至上依次安装底部辅助隔热板（13）、底部辅助制冷板（5）、导热介质（10）、顶部辅助制冷板（15）和顶部辅助隔热板（12），所述的导热介质（10）的高度与试样（9）的高度相对应。

2.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：所述双层压力室（1）的外侧套设有安装套，所述底部辅助隔热板（13）、底部辅助制冷板（5）、导热介质（10）、顶部辅助制冷板（15）和顶部辅助隔热板（12）由下至上位于双层压力室（1）外侧壁和安装套内侧壁形成的空腔内。

3.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：所述的各制冷板均通过制冷剂循环通道（7）与制冷设备连接。

4.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：所述的凸底座（3）内部设有压力控制通道（8），所述的双层压力室（1）通过压力控制通道（8）连通围压加载装置。

5.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：所述的活塞（2）、顶部主隔热板（16）、顶部主制冷板（14）、试样（9）、底部主制冷板（4）和底部主隔热板（6）的直径相同。

6.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度冻土试验装置，其特征在于：所述的底部辅助隔热板（13）、底部辅助制冷板（5）、顶部辅助制冷板（15）和顶部辅助隔热板（12）的内径和外径的尺寸相同，且内径和外径的尺寸差的一半均为试样（9）直径的0.8～1.0倍。

7.使用权利要求1所述的二维温度梯度冻土试验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在凸底座（3）的凸台上从下至上依次安装底部主隔热板（6）、底部主制冷板（4）、试样（9）、顶部主制冷板（14）、顶部主隔热板（16）和活塞（2）；

b、将双层压力室（1）固定安装在凸底座（3）上，活塞（2）的顶部穿出活塞孔，通过压力控制通道（8）向双层压力室（1）中充入传压介质；

c、在双压力室（1）的外侧壁上，由下至上依次安装有底部辅助隔热板（13）、底部辅助制冷板（5）、导热介质（10）、顶部辅助制冷板（15）和顶部辅助隔热板（12），调整导热介质（10）的高度与试样（9）的高度相对应；

d、改变顶部主制冷板（14）和底部主制冷板（4）的冷媒的温度，调节试样（9）的垂直温度梯度，通过冷媒调节顶部辅助制冷板（15）和底部辅助制冷板（5）的温度，实现导热介质（10）垂直温度梯度与试样（9）垂直温度梯度相同，在此基础上，再调节导热介质(10)的平均温度，实现试样(9)的径向温度梯度；

e、通过活塞（2）向下挤压，固定试样（9），待试样(9)的温度梯度分布达到试验要求并趋于稳定后，则可开始进行冻土试验。