[实用新型]用于精确采集土体温度的单管冻结实验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于精确采集土体温度的单管冻结实验装置，涉及冻土试验技术领域，包括内装砂土样的保温试样桶，冻结管下端埋置于砂土样内、上端延伸至试样桶外部；冻结管下部设有用于采集冻结管温度的热流传感器，砂土样内埋置温度传感器；冻结管与温度传感器之间设有伸缩件，减小了对温度传感器的影响；温度传感器与温度数据采集仪电连接，温度数据采集仪及热流传感器均与计算机电连接；冻结管通过制冷系统进行制冷冻结砂土样；通过热流传感器采集冻结管壁温度、温度传感器采集砂土样的温度；温度数据采集仪和热流传感器将数据传输至计算机分析、记录。本实用新型保温性强，量度控制精准，提高了测试的准确性。

技术领域

本实用新型涉及冻土试验技术领域，尤其涉及一种用于精确采集土体温度的单管冻结实验装置。

背景技术

近年来，随着中国经济的蓬勃发展，国家在人工地层冻结技术方面也得到大力发展，地下空间的开发和利用逐渐成为主流趋势，冻结法作为应用于地下空间开发的一种加固方法，具有显著的技术优势和经济优势。

人工地层冻结工程的发展，往往需要采用相似模拟试验研究一些关键技术问题。在模型试验设计中，冷源相似是模拟现实工况准确性的基本考量，冻结设备的边界温度是验证冷源相似最有力的表征。采用冻结法进行加固设计时需要高精度的土体温度场数据，保证冻结施工时在计划的冻结时间范围内土体冻结壁厚度达到设计值，形成有效的止水帷幕。随着冻结法的广泛应用，也产生了一些工程事故，约有60%以上问题是由于温度场发展不均匀造成的，开挖过程的温度场不足以生成足够的厚度和强度的冻结壁，造成冻结壁“溃壁”等问题，因此对于温度场精细化研究是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于精确采集土体温度的单管冻结实验装置，旨在解决上述现有技术中冻结温度场温度采集不准确，模型相似试验边界条件不准确的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于精确采集土体温度的单管冻结实验装置，包括具有保温结构的试样桶，所述试样桶内填装砂土样，所述砂土样内插有冻结管，所述冻结管的下端埋置于砂土样内、上端延伸至试样桶的外部；所述冻结管的下部设有用于采集冻结管温度的热流传感器，所述砂土样内埋置用于采集砂土样温度的温度传感器；所述冻结管与温度传感器之间设有伸缩件；所述温度传感器与温度数据采集仪电连接，所述温度数据采集仪及热流传感器均与计算机电连接；所述冻结管与制冷系统相连，用于为冻结管提供冷量。

优选的，所述试样桶的顶部设有单层结构的顶盖；所述试样桶的桶壁及桶底为内设真空腔的双层真空保温结构。

优选的，所述顶盖、试样桶的桶壁及桶底的外部均粘结泡沫隔热保温棉。

优选的，所述冻结管垂直插在砂土样的中部，所述冻结管的底部设置于试样桶的桶底上方；所述冻结管的内腔并列设有进液管路和回液管路，所述进液管路和回液管路的端部连通；所述进液管路的进液口及回液管路的出液口均延伸至冻结管的上端，所述冻结管的上端延伸至顶盖的上方，所述进液口及出液口分别通过进液管及出液管与制冷系统相连。

优选的，所述伸缩件的固定端通过卡箍固定于冻结管上，所述温度传感器通过卡箍固定于伸缩件的活动端。

优选的，所述伸缩件包括内外套装的外套管和内套管，所述外套管和内套管的外表面设有刻度线。

优选的，所述卡箍由绝热挤塑聚苯乙烯材料制作而成，所述试样桶由亚克力板制作而成。

优选的，所述砂土样为干密度1.5g/cm³的饱和细砂土。

优选的，所述热流传感器包裹于冻结管的外壁上。

优选的，所述温度传感器平行于冻结管设置，所述伸缩件的量程为5-10cm。