[实用新型]一种恒刚度边界条件下的盐渍土冻融循环试验装置

说明书

本实用新型涉及一种恒刚度边界条件下的盐渍土冻融循环试验装置，包括温控箱(1)，均置于温控箱(1)内部的支撑架(2)、试样桶(3)、刚性环(4)以及位移检测探针(5)和压力检测器(6)。刚性环为试验提供恒刚度环境，配合顶杆的可移动性形成恒刚度边界条件，温控箱通过对其内部温度的调控实现对土体试样温度的调节，进而实现恒刚度边界条件下的冻融循环试验，试验过程中土体试样的盐胀量通过位移检测探针进行监测，盐胀应力通过压力感测器进行监测。本实用新型操作简易，装配方便，可同时测量试样盐胀过程中的盐胀量及盐胀力，监测试样的温度变化数据自动化采集程度高。

技术领域

本实用新型涉及盐渍土盐胀特性测试技术领域，尤其涉及一种恒刚度边界条件下的盐渍土冻融循环试验装置。

背景技术

盐渍土是各类盐化、碱化土壤的总称。按分布主要分为内陆盐渍土、滨海盐渍土及高原盐渍土。我国盐渍土面积约20多万平方公里，居世界第四位。Na₂SO₄盐渍土广泛分布于我国内陆及高原地区，盐胀是其主要病害类型之一。以青藏高原为例，该区域土壤盐渍化严重，且该区域地理环境特殊，海拔高，温差大，太阳辐射强烈，冻融循环剧烈。与此同时，伴随降雨、太阳辐射等复杂的周期性气象条件，干湿循环频发。Na₂SO₄在结晶生成Na₂SO₄·10H₂O的过程中体积膨胀3.18倍。在不断的干湿循环作用下，土体表层盐分逐渐累积，盐晶体不断失水和结合水，土体表层会发生显著的盐胀破坏(肖泽岸，赖远明.冻融和干湿循环下盐渍土水盐迁移规律研究[J].岩石力学与工程学报，2018,37(增1):3739-3746)。高含盐量的盐渍土在冻融循环及干湿循环的双重作用下，盐胀病害频发，严重威胁机场、道路、管线、房建等建(构)筑物的稳定性。因此，开展冻融循环，干湿循环及其综合影响下盐渍土盐胀性的研究具有深远的现实意义。

目前，学术界对盐渍土盐胀性的研究大多基于室内模型试验，主要在恒荷载条件下，对单次降温或冻融循环下的盐-冻胀量参数进行测试分析。申请号201610824301.5的发明专利公开了“一种高精度盐胀试验设备”，该设备主要包括试样桶、温度调控系统和试样干湿度控制系统(包括加水容器、空压机)，试样桶包括外桶和设置在外桶内的内筒，内筒内壁上有风干单元，加水容器通过管道连接到内筒外壁并和内筒内腔连通。该设备虽然在一定程度上实现了试样的干湿循环，但仍然存在以下缺点与问题：

1、只能进行恒荷载约束条件下的盐胀试验，无法进行恒刚度约束条件下的盐胀性测试。在实际工程中，不同位置的土体具有的约束形式是多样的，因而其盐胀性也有所不同。例如，房建工程中，基础下部土体在发生盐胀时，其荷载可视作恒定，处于恒荷载约束条件；更深层的盐渍化土体在盐胀变形时，其上层土体可能会发生压缩变形，约束力处于变化之中，此时可将其约束简化为恒刚度或变刚度约束条件；靠近坚硬岩层或完全刚性结构下的土体被完全限制，此时盐胀力最大，可将其简化为刚度无限大的完全约束条件。并且现实场地中的盐渍土处于冻融循环、干湿循环等复杂周期性气象条件下，单一试验条件下的试验结果，不能真实反映盐渍土实际的盐胀特性，对于实际具体工程的指导意义很有限。

2、测量参数单一，只能对试验过程中盐胀量进行测量，由于试验中的盐胀力始终等于上覆荷载，因此无法监测土体盐胀过程中的盐胀力演变机制，无法对盐胀力进行相关研究分析，且数据自动化采集程度低。

3、试样桶为桶中桶且分节的复杂结构，装配繁琐，并且无法实现试样桶的可视化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种恒刚度边界条件下的盐渍土冻融循环试验装置。