[发明专利]可视化双向冻胀实验台

说明书

本发明公开一种可视化双向冻胀实验台，包括模型箱、温控系统、补水系统、加载系统和测量系统，能够满足在不同挡墙或围护条件、不同温度条件、不同补水条件下的实验要求，实现对实验土体双向冻结过程中温度梯度变化和水分迁移的实时观测和分析、冻胀位移和应力的实时测定以及分凝冰生长过程的刻画。

技术领域

本发明涉及土木工程设备领域，更具体地，涉及一种可视化双向冻胀实验台。

背景技术

在寒冷地区，由于土或岩石中水的迁移作用，铺筑高级路面的道路或砂石路面及其附属构造物、隧道、挡土墙、人行道和坡面等容易遭受较大的破坏，这种现象称之为土壤冻胀现象。根据水的迁移方向，土壤冻胀分为水平冻胀和竖向冻胀，从现有技术来看，单向冻胀是现有研究的一个主要方向，既将水平冻胀和竖向冻胀分开进行研究，从而忽略了水平冻胀和竖向冻胀的相互影响。但事实上，水平冻胀与竖向冻胀结合的影响不容小觑，在此影响下，越来越多的路基构造物和基坑支护结构被破坏，因此，为了保持冻土支护体系的稳定，防止路基构造物和基坑支护可能因冻胀产生的安全事故的发生，有必要对双向冻胀的机理及土壤水分子迁移驱动力的影响因素进行系统研究。其中，可视化试验装置能够实时监控土壤水分凝结成冰过程的图像，广泛应用于土壤竖向冻胀的系统研究。因此，可视化试验装置也可以用于系统研究土壤双向冻胀，但目前的可视化试验装置大多是针对竖向冻胀设计，水平冻胀和竖向冻胀结合时，其影响因素与竖向冻胀有所不同，现有技术中的可视化试验装置无法满足双向冻胀系统研究的需要。

因此，需要提供一种土壤双向冻胀可视化实验台，进行室内冻胀土的模拟，以解决目前缺少对土壤双向冻胀系统研究的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可视化双向冻胀实验台。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可视化双向冻胀实验台，包括模型箱、温控系统、补水系统、加载系统和测量系统；所述模型箱包括保温层、模型外壳、前冷浴板，所述保温层置于模型外壳外侧，所述前冷浴板置于模型箱内部，连接可控反力装置；所述温控系统，包括前冷浴板、后冷浴板、上冷浴板和下冷浴板，所述后冷浴板与模型外壳右侧结合固定，所述上冷浴板置于实验土体上部，所述下冷浴板与模型外壳下侧结合固定；所述补水系统，包括模型箱侧向的补水设备和底端的补水设备，所述模型箱侧向的补水设备包括侧向供水层、侧向透水石和侧向补水装置，所述侧向供水层与后冷浴板结合固定，所述模型箱底端的补水设备包括底端供水层、底端透水石和底端补水装置，所述底端供水层与下冷浴板结合固定；所述加载系统，包括顶板和可控反力装置，所述顶板与左侧模型外壳结合固定，所述可控反力装置一端与顶板连接，另一端与前冷浴板连接；所述测量系统，包括温度传感器、水分探头、位移计、压力计、张力计、压力盒和照相设备；

所述温控系统通过各冷浴板调节实验台温度；

所述前冷浴板通过转轴调节旋转位置；

所述可控反力装置调节应力的大小和方向；

所述补水系统分别由侧向和底部向实验台补水。

优选的，所述模型外壳为有机玻璃、PC塑料或透明ABS塑料。

优选的，所述前冷浴板材料为有机玻璃。

优选的，所述上冷浴板材料为有机玻璃。

优选的，所述前冷浴板和上冷浴板为冷端，所述后冷浴板和下冷浴板为暖端，所述冷端和暖端分别与不同冷浴设备连接。

优选的，所述照相设备包括照相机和紫外光源，所述张相机配置2430万像素镜头、紫外镜头和紫外滤光片。

本发明的有益效果如下：