[发明专利]土体冻胀试验测试系统

说明书

本发明实施例涉及冻土参数测量领域，提供一种土体冻胀试验测试系统，包括低温恒温箱、试样筒和摄像装置；低温恒温箱的一侧面板上设置可视窗口；试样筒设置在低温恒温箱内；试样筒的顶板内设有与第一低温冷浴箱相连的第一循环管路，试样筒的底板内设有与第二低温冷浴箱相连的第二循环管路；试样筒的筒壁开设有第一通孔和第二通孔，温度采集器的采集端插入第一通孔内，水分采集器的采集端插入第二通孔内；摄像装置设置在低温恒温箱外，且摄像装置的摄像端对准所低温恒温箱的可视窗口。本发明提供的土体冻胀试验测试系统在整个试验过程中，不会受土体周围环境的影响，提高了整个试验测试系统的可靠性、可操作性以及精确性。

技术领域

本发明实施例涉及冻土参数测量技术领域，尤其涉及一种土体冻胀试验测试系统。

背景技术

冻土在我国分布广泛，大量的工程建设穿越冻土地区，由于特殊的气候条件，冻土地区的工程或多或少会遇到冻胀问题。产生冻胀的最主要原因在于冻结过程中地下水源源不断的向冻结锋面迁移，并在此处冻结，产生了较大的冻胀变形量，严重影响到了冻土地区路基、建筑物的安全。探究水分在土体冻结过程中的迁移对土体冻胀机理分析、冻胀变形量预测和冻胀防治具有重要意义。

目前研究水分在土体冻结过程中的迁移主要采用以下方法：在土样冻胀实验完成之后，在低温室将土样取出，切取不同部位的土样进行含水量测试，以得到土样不同高度处的含水量。上述方法在土样切取过程中会造成土体的扰动，以及造成环境温度和土样温度的变化，测试精度较低，且测得的结果为冻结完成后的含水量分布，涉及不到中间过程。除了含水量的定量量测之外，土体冻结过程中的水分迁移，冻结过程中土、水、冰之间的相互作用，对冻胀机理的解释具有重要作用，进行土体冻结过程的微观结构观测意义重大。

发明内容

本发明实施例提供一种土体冻胀试验测试系统，用以解决现有技术中土体冻胀过程中含水量检测不准确、冻结过程观测不明显的问题。

本发明实施例提供一种土体冻胀试验测试系统，包括：低温恒温箱、试样筒和摄像装置；所述低温恒温箱的一侧面板上设置可视窗口，所述可视窗口为抽真空的双层玻璃窗口，所述双层玻璃窗口的内层与外层之间内置光源；所述试样筒为抽真空的双层玻璃筒；所述试样筒设置在所述低温恒温箱内；所述试样筒的顶板内设有与第一低温冷浴箱相连的第一循环管路，所述试样筒的底板内设有与第二低温冷浴箱相连的第二循环管路；所述试样筒的筒壁开设有第一通孔和第二通孔，温度采集器的采集端插入所述第一通孔内，水分采集器的采集端插入所述第二通孔内；所述摄像装置设置在所述低温恒温箱外，且所述摄像装置的摄像端对准所述低温恒温箱的可视窗口。

其中，所述的土体冻胀试验测试系统，还包括：变形检测器；所述变形检测器的检测端与所述试样筒的顶板相贴合。

其中，所述的土体冻胀试验测试系统，还包括：地下水模拟补水装置；所述试样筒的底板内设有水分通道，所述水分通道的一端开口连通所述试样筒内部，另一端开口与所述地下水模拟补水装置的出水端连通。

其中，所述地下水模拟补水装置包括补水箱和马氏补水瓶；所述补水箱的出水端与所述马氏补水瓶的进水端相连，所述马氏补水瓶的出水端与所述水分通道的另一端相连。

其中，所述试样筒的底板开设有多个第三通孔，所述第三通孔形成水分通道；所述底板朝向所述试样筒的一侧设有扩散板，所述扩散板开设有多个第四通孔，每个所述第四通孔的一端连通所述试样筒的内部，另一端连通所述第三通孔的一端；多个所述第三通孔的另一端均与连接头的一端相连，所述连接头的另一端与所述马氏补水瓶的出水端相连；所述第四通孔的孔径小于所述第三通孔的孔径。

其中，所述的土体冻胀试验测试系统，还包括：数据采集仪；所述数据采集仪分别与所述温度采集器、所述水分采集器及所述变形检测器相连。

其中，所述水分采集器为土壤三参数传感器，用于检测所述试样筒内土样的水分、温度和电导率。