[发明专利]水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置

说明书

本发明涉及一种水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置，包括模拟试验箱体、加压传力机构以及液压动力系统；所述模拟试验箱体内设置有水平的联络通道，联络通道中轴为模拟施工隧道，模拟施工隧道外围的联络通道空间内放置待试验材料并均匀布置多个冻结管，冻结管外围设置有多个用于检测冻结温度的热电偶和多个用于检测冻胀融沉压力的压力传感器；加压传力机构从模拟试验箱体上方向下施压模拟隧道施工上覆地层自重，加压传力机构的压力由液压动力系统提供。本发明结构简单，设计合理，模拟程度高，能够为水平冻结法形成的冻结壁的稳定性和可靠性评价提供可靠的数据支持，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于土体冻结技术领域，具体涉及一种水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置。

背景技术

水平冻结法是利用人工冻结技术，降低土体温度使含水土层形成冻结体，以抵抗地压并隔绝与地下水联系的一种地下土木工程施工技术。水平冻结法虽然得到了广泛应用，但由于冻胀、融沉等不确定因素，由此引发的对地下管线、地面建筑物的影响，以及对冻结壁稳定性和可靠性的评价，成为使用该方法施工前的首要问题。

为了解决以上问题，有人提出在实验室中进行实验模拟，研究水平冻结法冻胀融沉受力的研究，但是，现有技术中，还缺乏结构简单，设计合理，实现方便且成本低的水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置，能够为水平冻结法形成的冻结壁的稳定性和可靠性评价提供可靠的数据支持。

本发明所采用的技术方案为：

水平冻结法冻胀融沉受力实验模拟装置，其特征在于：

所述装置包括模拟试验箱体、加压传力机构以及液压动力系统；

所述模拟试验箱体内设置有水平的联络通道，联络通道中轴为模拟施工隧道，模拟施工隧道外围的联络通道空间内放置待试验材料并均匀布置多个冻结管，冻结管外围设置有多个用于检测冻结温度的热电偶和多个用于检测冻胀融沉压力的压力传感器；

加压传力机构从模拟试验箱体上方向下施压模拟隧道施工上覆地层自重，加压传力机构的压力由液压动力系统提供。

加压传力机构包括底座，底座上设置有位于模拟试验箱体一侧的第一立柱和位于模拟试验箱体另一侧的第二立柱，第一立柱和第二立柱的顶部连接有水平的反力架，反力架的底部安装有液压千斤顶，液压千斤顶下方的模拟试验箱体顶部设置有传力座。

模拟试验箱体顶部设置有一层传力板，传力板上方设置有一层垫板，传力座安装于垫板表面。

传力座为上小下大的圆台形结构。

液压千斤顶设置两组，传力座对应设置两个。

液压动力系统包括液压油箱和一端与液压油箱连接的液压千斤顶进油总管，液压千斤顶进油总管的另一端通过同步阀连接有第一液压千斤顶进油支管和第二液压千斤顶进油支管，第一液压千斤顶进油支管和第二液压千斤顶进油支管分别对应与两个液压千斤顶的油口连接。

液压千斤顶进油总管上从连接液压油箱到同步阀的方向依次连接有双向油泵、换向阀和压力计，液压千斤顶进油总管位于换向阀和压力计之间的油路上连接有接入液压油箱的溢流管，溢流管上连接有溢流阀。

所述装置还包括控制单元，控制单元包括ARM微处理器模块和与ARM微处理器模块相接的用于与计算机连接并通信的USB接口电路；

ARM微处理器模块的输入端接有热电偶接口电路和压力传感器接口电路，热电偶接口电路与热电偶连接，压力传感器接口电路与压力传感器连接。

所述装置还包括还包括与计算机连接且用于对模拟隧道施工进行同步拍摄的高速摄像机。

本发明具有以下优点：