[发明专利]一种适用于天然盐渍土的冻融循环检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程仪器技术领域，对天然盐渍土在自然环境下的冻融现象进行模拟并进行全自动数字检测，研究天然盐渍土在多次冻融循环过程中的变化规律，为工程建设中盐渍土的控制与治理提供依据。 

背景技术

随着国家西部大开发战略的实施，加大对西部地区基础设施的投资建设是必然的。许多基础设施在建设过程中遇到了盐渍土地层及路基，如青藏铁路、兰新铁路、哈密至罗布泊铁路等；所以深入研究盐渍土的形成机理和变化规律，成为目前研究盐渍土的一个首要问题。 

西部地区是我国盐渍土分布最多的地区，该地区的早晚温差大及受季节的温差变化等特殊环境，使盐渍土中的盐分发生迁移、凝聚、冻融等现象，给建筑物造成巨大危害，这些特殊环境对盐渍土的作用相似于冻融循环作用。而且盐渍土的工程性质不仅与含水率、含盐量及土体的密实度等因素有关，还将更多受环境综合因素的影响，所以对盐渍土进行自然环境下的冻融循环模拟试验研究，综合分析盐渍土的机理很有必要。 

当前学者对盐渍土的研究，主要方法是在土体中加入一定盐分后进行制样，研究加入盐分后土体的力学性质和把试样放入冰箱中进行冻融循环，模拟自然环境的温度变化，试验完成后，研究试样的力学相关参数的变化规律，这种方法的主要的缺点是难以真正地研究盐渍土在自然环境下的真实状态。包卫星等在“典型天然盐渍土多次冻融循环盐胀试验研究[J].岩土工程学报,2006,11:1991-1995.”中也对盐渍土进行模拟实验研究，后续一些学者也应用该装置进行了盐渍土相关性质的研究。虽然该装置模拟了自然环境的温度变化和水分的补给等条件，但是还有很多不妥之处如下：(1)补水器不能恒定地像试样提供水分，以及准确地调节水位高度，难以真实地模拟自然环境中地下水的补给；(2)在试样进行外部保温时，保温层不能进行严格的保温，即使实施保温措施后也不利于在外部观察盐渍土的变化情况； (3)测量盐渍土的冻胀时，该装置上部的制冷头的重量实质上抑制了盐渍土的部分冻胀量，同时也对盐渍土的内部结构造成破坏，应用百分表测得的数据偏小,不能准确地模拟出盐渍土的冻胀量；(4)在分析温度、水分和盐分等影响因素时，该装置仅对温度进行了监测，盐分与水分仅在每次冻融循环后，取样后进行测量。一方面操作比较繁琐，另一方面取样时，选择取样位置偶然误差很大，难以实现对影响因素的同时监测；(5)该装置仅能对盐渍土的冻胀进行测量，而溶陷也是盐渍土的重要工程性质之一，但是该装置无法解决。总之，虽然该装置对盐渍土进行了自然环境变化和水分对盐渍土影响的模拟，但是对盐渍土的自然环境的模拟还远远不足，研究结果与工程实际也有一定的差距，直接应用于工程建设偏于危险。 

本发明为了深入研究天然盐渍土在自然环境条件下，盐渍土水分、盐分、温度等因素对冻胀与溶陷的影响规律，以及水、盐分的迁移规律，设计了全自动数字天然盐渍土冻融循环模拟试验装置，应用计算机对其进行全自动控制，对其进行室内多次冻融循环模拟试验；研究盐渍土在模拟自然条件下的多次冻融循环过程中，冻胀与溶陷以及各影响因素的变化规律，应用计算机对全过程进行数据采集，采集的科学数据具有重要的现实意义与实用价值。 

发明内容

本发明的目的在于：提供的一种适用于天然盐渍土的冻融循环检测装置，实现在室内条件下对天然盐渍土进行多次冻融循环检测，找到了各影响因素对冻胀与溶陷的影响规律，对工程设计提供科学数据。 

本发明的目的是这样实现的：一种适用于天然盐渍土的冻融循环检测装置，由上部低温恒温箱1、调节水位控制板2、恒流箱3、连通管4、水分回流瓶5、流量瓶6、流量控制器7、固定螺丝8、温度感应器连接线管9、上部温度控制头10、排气孔螺丝11、流量连接管12、激光测距器13、洒水板14、水蒸气回流槽15、水分传感器连接线管16、盐分传感器连线管17、双层真空有机玻璃保温试样筒18、温度感应器19、水分传感器20、盐分传感器21、补水器22、排水阀23、下部温度控制头24、下部低温恒温箱25、试验台26、计算机27、 信息控制系统28构成； 

固定在试验台26上的检测装置的上部分别设置上部温度控制头10、排气孔螺丝11、流量连接管12、激光测距器13;其中上部温度控制头10连接上部低温恒温箱1,激光测距器13连接信息控制系统28;在上部温度控制头10的内部设置洒水板14与水蒸气回流槽15，水蒸气回流槽15连接水分回流瓶5；在均布有密集漏水孔的洒水板14上设置流量连接管12,流量连接管12连接流量控制器7与流量瓶6，其中流量控制器7与信息控制系统28连接；