[发明专利]高压低温冻土压力加载装置

说明书

高压低温冻土压力加载装置，包括一体化结构的油缸单元和压力室单元，二者通过隔热板相连，压力室单元包括压力室件，压力室件上设有排气孔，排气孔处设置有排气阀，绕压力室件外壁设置有螺旋槽，压力室件后端设置有压力室底板，压力室底板上贯通设置有试样装夹辅助杆，压力室件内部设置有试样容腔，试样容腔两端各设置有一个压头，试样容腔前端的压头与推力杆相连，推力杆与第一压头相作用，试样容腔外依次设置有油液层和冷冻液通道层，油液层与围压加载装置相连，冷冻液通道层内设置有用于保持试样温度的冷冻液通道，围绕压力室单元外侧设置有保温单元，以便完成高压、低温环境下长时间的精确、准确的冻土研究工作，适用于冻土试验研究。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种与CT配套的高压低温冻土压力加载装置。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，具有流变性、温度敏感性等特点，一般分布于高纬地带和高山垂直带上部。由于人类活动大多集中在温暖地区或低海拔平原地带，所以对于冻土的认识不是很多，但是随着人类活动空间的扩大以及对资源需求的增多，人类逐渐将目光投向了太空、海洋和冻土区。中国的冻土可分为季节冻土和多年冻土，其中季节冻土占中国领土面积一半以上，多年冻土分总面积为全国领土面积的1/5。随着社会及技术的发展，在冻土区开展的工程也逐渐增多，因此需要对冻土的性质进行深入研究。

研究冻土的性质时最理想的试样是原状冻土，然而，冻土对土温、含水量、干容重、压力等参数很敏感，而现有技术中的冻土进行研究的压汞法、显微镜切片法、扫描电镜镀膜法、X射线衍射法到超声波法、计算机断层扫描技术(CT技术)都存在局限性，对制备好的试样产生扰动，无法真实反应土体内部细微观结构在外部环境作用下的实时变化。其中，最理想的方法是利用计算机断层扫描技术(CT技术)对冻土进行观察研究，该方法需要用与CT机配套的压力舱对冻土进行监测。现有的压力舱为控温压力舱，但其为分离式结构，利用CT扫描技术对对冻土在温度变化或受荷过程中的检测都是在带控温系统的三轴试验机上进行力学试验，在试验进行到某个阶段时，再将试样取出放到CT扫描系统上进行扫描，这样导致在取出放入过程中，由于外界环境温度的影响，使得试样的温度发生微小的改变，容易对扫描进行干扰，极大的影响试验结果的准确性与可靠性，且无法长时间保持低温状态，无法实现稳定高压下的操作，精度低，对冻土的研究有局限性，无法开展长周期的研究工作。现有的低温冻土三轴压力室包括以下部件：围压系统、轴压系统、温控系统，整个设备设计为竖向固定的设备，尺寸很大，压力壁很厚，不能实现在加载中进行CT扫描。为了克服以上技术问题，亟需一种满足CT断层扫描的高压低温冻土压力加载装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服上述技术问题，提供一种高压低温冻土压力加载装置，该装置结构尺寸小，能够水平放置，易于移动，能够与CT设备联合使用，能够完成高压和/或长时间低温环境下的冻土研究工作，数据结果准确度及精确度高。