[实用新型]一种分段式环向控温非饱和土土柱试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温度作用下土中水分运移试验装置，尤其是涉及一种可控温度梯度的非饱和土土柱试验装置。

背景技术

对于温度作用下非饱和土中水气运移试验而言，一般情况下都是在土柱模型的表层或底部施加温度边界，温度在土柱中传导形成温度梯度，通过沿深度布置温度或含水率传感器监测土柱中温度传导和水分运移过程。由于土体导热性较低，温度在土柱中传导过程缓慢，试验周期较长；试验初期温度梯度在较小的深度范围内形成，受传感器尺寸限制，难以布置足够数量的传感器进行监测，因此研究温度作用初期土体中的水分运移规律较困难；上下边界施加温度的方式在土柱中形成的温度梯度模式较单一，难以模拟复杂温度梯度作用下土体中的水分运移规律。因此找到一种能够有效缩短试验周期，扩大试验初期温度梯度分布范围，以便于传感器埋设，同时能够模拟多种温度梯度的非饱和土土柱试验装置非常有必要。

目前，国内外的专家学者在温度作用下非饱和土中水分运移方面做过很多试验研究，采用的方法一般是在土柱顶面或底面施加温度边界，但是土体在整体深度范围内形成温度梯度耗时较长，且形成的温度梯度模型较单一；或者通过缩小土柱高度，采用烘干法取样测含水率变化，但是这样方法对土体扰动明显，且无法实现实时监测。因此需要实用新型找出一种缩短试验周期，便于模拟多种温度梯度的试验装置。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可控温度梯度的非饱和土土柱试验装置，通过环向分段控制土样温度，缩短了土柱沿深度产生温度梯度的时间，扩大了温度梯度沿深度的分布范围，便于埋设传感器监测，同时可以施加多种温度梯度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分段式环向控温非饱和土土柱试验装置，包括若干从上至下依次叠加的环向控温土样环、底座和若干温度控制系统；相邻两个环向控温土样环之间设置隔热垫圈，并通过连接螺栓固定连接，最底端环向控温土样环通过连接螺栓与底座固定。

所述环向控温土样环由两个共轴的空心圆筒构成，内外两筒之间通过上下两个环形盖拼接成一个整体结构，两个空心圆筒与上下两个环形盖围成的空腔为控温环，内筒所围成的空心环为土样环，若干叠加的土样环内分层填筑土样，每个控温环的外筒壁上开有两个对称的导流孔。

所述温度控制系统由保温水箱、循环泵、恒温冷/暖水机、出水导流管、回水导流管和循环导流管组成；每个环向控温土样环配有一套温度控制系统，出水导流管上设有循环泵，出水导流管一端通过一导流孔连通控温环，另一端伸入保温水箱；回水导流管的一端通过另一导流孔连通控温环，另一端伸入保温水箱；控温环、出水导流管、保温水箱、回水导流管形成循环回路，循环泵将循环水输送到控温环，控温环中的循环水再经回水导流管回流至保温水箱；恒温冷/暖水机通过循环导流管与保温水箱相连，控制循环水温度。

进一步地，所述导流孔位于控温环的1/2高度处。

本实用新型具有的有益效果是：本实用新型通过相互独立的控温环分段控制土柱温度，缩短了土柱沿深度产生温度梯度的时间周期，扩大了温度梯度沿深度的分布范围，便于埋设传感器监测，通过调节温度控制系统输出温度，可以施加多种类型的温度梯度，实现研究不同温度梯度作用下水分运移过程的目的。

附图说明

图1是分段式环向控温土柱试验装置示意图；

图2是环向控温土样环正视图；

图3是环向控温土样环俯视图；

图4是温度控制系统示意图；

图中：1、土样环，2、控温环，3、连接螺栓，4、隔热垫圈，5、环向控温土样环，6、底座，7、土样，8、导流孔，9、温度控制系统，10、循环泵，11、保温水箱，12、循环水，13、恒温冷/暖水机，14出水导流管，15、回水导流管，16循环导流管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种分段式环向控温非饱和土土柱试验装置，包括若干从上至下依次叠加的环向控温土样环5、底座6和若干温度控制系统9；相邻两个环向控温土样环5之间设置隔热垫圈4，并通过连接螺栓3固定连接，最底端环向控温土样环5通过连接螺栓3与底座6固定。