[发明专利]一种自平衡土体冻胀量测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种自平衡土体冻胀量测试装置及测试方法，该装置是由上部桶体及下部固定支座共同构成。上部桶体结构由透明的聚乙烯材质制作的内、外壁两层共同组成，内壁、外壁紧密粘接在一起，不发生相对滑动。桶体内壁内表面光滑，外表面较为粗糙。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。上部桶体的顶板和底板均为轻质高强的有机玻璃材料制作，下部固定支座由轻质高强的合金材料制成。本发明试验装置结构简单，不需要单独的加压装置，操作方便，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及一种冻胀量测试装置及测试方法，尤其涉及一种对于土体进行冻胀量测试的自平衡土体冻胀量测试装置，以及使用这种测试装置对土体进行冻胀量测试的测试方法。

背景技术

冻土是一种温度低于0 ℃且含有冰的土岩。根据冻结状态持续时间不同,可把冻土划分为三类，即瞬时冻土、季节性冻土和多年冻土。季节性冻土广泛分布在世界各大洲和中国的大部分国土，我国季节性冻土占国土面积的53.5％。国内外已有的大量工程实践和研究结果表明,冻胀作用是季节性冻土区各种工程产生冻害的重要原因，特别是对铁路、公路等线性工程，季节性冻土的冻胀引起工程的破坏会更加剧烈，影响铁路、公路等工程的使用质量，降低其使用寿命。

冻胀是土体在一定含水量下、当温度降到零度以下，土体孔隙中的结合水迁移积聚至冻结锋面处，凝结成冰，土体体积增大，产生向外的作用力。不同土质在不同的含水量情况下，其冻胀值是不同的。在修筑路基之前需要对其所处地区土体的冻胀量进行测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种自平衡土体冻胀量测试装置，该装置适用于各种土体冻胀量，结构简单，操作方便，适用范围广泛。

本发明的另一个目的是提供这种测试装置的测试方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种自平衡土体冻胀量测试装置，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。

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。

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。

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。

所述的外排水口直径为50mm。

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。

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。

所述的内排气口的直径为10mm。

所述的补水管路由橡胶材质制成。

一种自平衡土体冻胀量测试装置的测试方法，包括以下步骤：