[发明专利]一种自平衡土体冻胀量测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：包括有双层桶体，桶体底部嵌套在固定支座中；

所述的桶体包括有内壁和外壁，内壁、外壁紧密粘接在一起，桶体内壁内表面光滑，外表面粗糙，桶体外壁外表面呈螺旋式波纹状，且表面光滑，在桶体外壁波纹状管材的波谷内缠绕螺旋钢丝，钢丝与外壁之间能够产生相对滑动，内壁和外壁的顶端设有与桶壁紧密接触的有机玻璃顶板，沿桶身高度方向上，在桶内、外壁相应高度位置上留设四个热电偶测温孔，埋设在土体中的热电偶温度传感器通过导线与外部采集仪连接，在靠近桶体顶部的桶壁上，沿周长方向均匀地设有五个内补水口，与内补水口相连的补水管路终端与一体积恒定的水压槽相连接，在每个补水管路上均安装液体涡轮流量计，桶体的底板上沿周长环形设置三个内排气口，在靠近底板圆心处，上下对称布置两个外排水口，外排水口设有阀门，固定支座在相应位置处预留有孔洞，固定支座上设有三个螺栓孔，用以连接三个固定螺杆作为支撑。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的四个热电偶测温孔上下均匀布置，第一个热电偶测温孔设置在自固定支座上边缘起150mm处，相邻热电偶测温孔之间间距为150mm。

3.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的内补水口设置在靠近桶体顶部下方100mm处的内壁、外壁上。

4.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述固定支座采用合金材料制成，其内径与外桶体外径相同，侧壁厚度为10mm，高度为200mm。

5.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的外排水口直径为50mm。

6.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述固定支撑为固定螺杆，固定螺杆和固定支座的直径均为50mm。

7.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的桶体内、外壁均由透明的聚乙烯材质制成，桶体内、外壁等高，高度为1000mm，桶体外径为800mm，双层桶壁共20mm厚。

8.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的内排气口的直径为10mm。

9.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置，其特征在于：所述的补水管路由橡胶材质制成。

10.一种自平衡土体冻胀量测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)先将桶体放置在固定支座上，并置于室外自然环境中，在桶内壁底部放置一张圆形薄滤纸，将土样从顶部装入桶体内，使其自由滑落到底部；

(2)把螺旋钢丝沿着桶体外壁波纹状条纹的波谷紧密缠绕，并且将靠近桶体顶端处的螺旋钢丝一端固定，并用记号笔记录螺旋钢丝另一端靠近桶体底端处的位置；

(3)沿桶壁留设的测温孔插入热电偶温度传感器，接通桶壁上的内补水管路，供水并排除桶内气泡，调节供水装置；

(4)通过进水口与排水口来控制土体内的含水量，使用液体涡轮流量计记录土体进水量，并通过电脑终端记录温度数据；

(5)当土体发生冻胀时，桶体体积增大，紧密缠绕在桶体外壁的螺旋钢丝下端将产生移动，与记录的初始位置相比，测得钢丝最终产生的滑移量Δl；

(6)通过下述公式(1)和(2)，计算得到土体的冻胀量：

Δl＝n×π×Δd                           (1)

公式(1)中，n为螺旋钢丝缠绕的圈数；Δd为每一圈螺旋钢丝缠绕处的桶体外径增长量；

公式(2)中，s为每相邻两圈螺旋钢丝间的竖向距离；ΔV为土体冻胀时的体积增长量。