[发明专利]正冻土中孔隙水压力与冰压力测量装置及方法

说明书

本申请实施例提供了一种正冻土中孔隙水压力与冰压力测量装置、方法、系统、终端及存储介质，该装置包括：温控设备，土样罐，固定部件，密封部件，压力测量计；土样罐通过固定部件设置在温控设备内部，土样罐与温控设备之间形成凹槽，温度传递液体为在要求的低温范围内不会冻结的液体；密封部件水平设置在土样罐的开口端；压力测量计的一端穿透密封部件后插入到土样罐内部，另一端位于土样罐的外部，压力测量计的腔体内填充在要求的低温范围内不会冻结的液体。本申请方案，通过温度传递液体对土样罐中的混合试样进行降温，可准确模拟混合试样的冻结，通过压力测量计测量的孔隙水压力更准确。

技术领域

本申请涉及冻土实验设备技术领域，具体而言，本申请涉及一种正冻土中孔隙水压力与冰压力测量装置、方法、系统、终端及计算机可读存储介质。

背景技术

土冻结过程中，已冻区的冰水压力差被认为是水分迁移驱动力的来源，在这种驱动力作用下水分从未冻区向已冻区发生迁移，迁移后的水分在已冻区发生相变冻结成冰，导致土体体积膨胀，土体发生冻胀，造成公路的鼓胀、扭曲，桥梁和杆塔基础的冻拔倾斜等冻害问题，当已冻胀的土体发生融化时，强度会迅速降低，导致公路、桥梁以及杆塔等基础发生融沉破坏，因此，研究冻土中的孔隙水压力和孔隙冰压力具有重要的意义。

现有技术中，常见的孔隙水压力和孔隙冰压力测量装置一般基于融土测量孔隙水压力和孔隙冰压力，融土为冻土自开始融化到已有应力下达到固结稳定为止，这一过渡状态的土体，基于融土状态下测量的孔隙水压力和孔隙冰压力无法准确反应正冻土中孔隙水压力和孔隙冰压力，且基于融土的孔隙水压力测量装置内填充的液体通常为三氯甲烷或癸烷，这两种液体有如下缺点：第一点，三氯甲烷的冻结点为-63.5℃，癸烷的冻结点为-29.7℃，其冻结点在低温下容易发生冻结，无法实现模拟冻土的过程，进而使得测量到的正冻土中孔隙水压力和孔隙冰压力不准确，第二点，这两种液体与水之间的密度差异，导致压力传递出现偏差，同样使得测得的正冻土中的孔隙水压力不准确；第三点，这两种液体均存在易挥发、有毒等缺陷，不便应用于进行模拟测量正冻土中的孔隙水压力和孔隙冰压力测量的实验。

因此，现有技术中的技术缺陷是：现有的测量装置为测量基于融土状态下测量的孔隙水压力和孔隙冰压力，无法准确反应正冻土中孔隙水压力和孔隙冰压力，且基于融土的孔隙水压力测量装置内填充的液体为三氯甲烷或癸烷，也使得测得的孔隙水压力不准确。

发明内容

本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有的测量装置为测量基于融土状态下孔隙水压力和孔隙冰压力的测量装置，无法准确测量冻土中孔隙水压力和孔隙冰压力的技术缺陷。

第一方面，本申请提供了一种正冻土中孔隙水压力与冰压力测量装置，该装置包括：

温控设备，土样罐，固定部件，密封部件，压力测量计；

温控设备的一端设置为开口，用于为所述测量装置提供所要求的低温范围并保持稳定；

土样罐通过固定部件设置在温控设备内部，土样罐的形状为凹形，且土样罐的开口方向与温控设备的开口方向一致，土样罐的内部用于存放混合试样；

土样罐与温控设备之间形成凹槽，凹槽用于存放温度传递液体，温度传递液体为在要求的低温范围内不会冻结的液体，用于通过温度传递液体的温度为混合试样进行降温；

密封部件水平设置在土样罐的开口端，用于防止温度传递液体进入土样罐中；

压力测量计的一端穿透密封部件后插入到土样罐内部，压力测量计的腔体内填充压力传递液体，压力传递液体为在要求的低温范围内不会冻结的液体，在土样罐中混合试样发生冻结时，压力测量计用于测量混合试样发生冻结时的孔隙水压力，压力测量计的另一端位于土样罐的外部，用于将测得的孔隙水压力的大小传输至外部终端设备。

第二方面，本申请提供了一种正冻土中孔隙水压力及孔隙冰压力的测量方法，该方法包括：