[实用新型]冻土抗拉强度测试系统

说明书

本实用新型涉及抗拉强度测试设备技术领域，公开了一种冻土抗拉强度测试系统，包括压力试验机，压力试验机包括相对设置的上加载盘和下加载盘，还包括上压头、下压头、低温恒温箱以及试样控温装置；上压头可拆卸地连接于上加载盘，下压头固接于下加载盘；低温恒温箱安装于上加载盘和下加载盘之间，试样控温装置可滑动地安装于低温恒温箱内；试样控温装置内设有用于放置土样的容置腔，上压头和下压头均穿过低温恒温箱，并伸入容置腔内。该冻土抗拉强度测试系统集劈裂试验和低温控制于一体，通过多级控温的模式实现了土样的高精度控温，且测试方法简单、加载受力状态合理、测试结果准确度高，实用性强。

技术领域

本实用新型涉及抗拉强度测试设备技术领域，尤其涉及一种冻土抗拉强度测试系统。

背景技术

我国约2/3以上区域都分布有冻土，冻土力学性质的研究对该地区工程建设具有重要意义。有别于常温土，冻土冻结过程中在粗颗粒土中会发生原位冻结，在细颗粒土中会出现地下水抽吸、分凝冰形成、冻结缘生长等现象，致使出现较大的冻胀变形，春季又易出现大幅融沉，严重影响了冻土区路基、建筑物的安全。冻胀发生的原因之一是土体中的水冻结成冰体积增大9％，但这部分冻胀量不大；原因之二是土体在冻结过程中，抽吸地下水，土体中先出现冰的分凝，随后冻结缘开始生长，产生较大冻胀变形。

在这个过程中，冻结缘的生长与土中冻结锋面处的冻胀力和冻结缘温度范围内冻结土体的抗拉强度有关。当冻胀力小于土体抗拉强度时，冻结缘停止生长，当冻胀力大于冻结缘温度范围内土体的抗拉强度时，冻结缘继续生长。可见，冻土冻结缘温度范围内土体抗拉强度的测试对冻土冻胀机理的解释、冻土冻胀变形量的预测具有重要意义。但冻结缘温度范围很小，一般在0℃～2℃的范围之间，要进行完整的冻结缘温度范围内土体的抗拉强度测试，获取这个温度范围内的抗拉强度曲线，就必须对不同温度区域内，如每隔0.2℃，测试冻土的抗拉强度。

目前研究冻土抗拉强度有如下几种方法：方法1是利用冻土三轴仪，进行直接拉伸试验；方法2是利用材料试验机，将其置于低温恒温箱中，进行直接拉伸试验。上述方法各有优缺点，论述如下：

首先从控温方式来说，方法1充分利用了冻土三轴仪的温控系统，试样尺寸小，多采用直径38.1mm、高80mm的圆柱形土样，土样控温精度高，测试结果较为准确；但该方法的缺点在于，冻土三轴仪费用昂贵，动辄上百万的仪器价格并不能满足大多数研究人员的工作需求。方法2采用和压力试验机配合的方法进行，一般将压力试验机整体放置到低温恒温箱中，由于压力试验机体积较大，故所需低温恒温试验箱体积大，体积越大，控温精度越小，温度不均匀度越大，无法精确地控制土体温度。

其次，从加载方式来说，方法1和方法2采用的是直接拉伸方式，在不考虑控温的情况下，抗拉强度测试准确与否取决于端头和土样之间连接的牢固程度，且端头局部的约束对土样内部产生应力集中的现象，对抗拉强度的测试有一定影响。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种冻土抗拉强度测试系统，用以解决现有的冻土抗拉强度测试系统复杂、成本昂贵、加载受力状态不合理的问题，以实现准确地控制土样温度。

本实用新型实施例提供一种冻土抗拉强度测试系统，包括压力试验机，所述压力试验机包括相对设置的上加载盘和下加载盘，还包括上压头、下压头、低温恒温箱以及试样控温装置；所述上压头可拆卸地连接于所述上加载盘，所述下压头固接于所述下加载盘；所述低温恒温箱安装于所述上加载盘和所述下加载盘之间，所述试样控温装置可滑动地安装于所述低温恒温箱内；所述试样控温装置内设有用于放置土样的容置腔，所述上压头和所述下压头均穿过所述低温恒温箱，并伸入所述容置腔内，以对所述土样施压。

其中，所述试样控温装置包括相对设置的第一夹头和第二夹头，所述第一夹头和所述第二夹头对合连接形成所述容置腔；所述试样控温装置还设有连通所述容置腔的第一通槽和第二通槽，所述第一通槽与所述上压头相配合，以插接所述上压头；所述第二通槽与所述下压头相配合，以插接所述下压头。