[发明专利]一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置

说明书

本发明公开了一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，固结装置包括固结室，固结室设置在水箱内，并与控温系统相连，控温系统用于提供循环热载荷，固结室的顶部与倒T形结构的定位杆连接，定位杆用于确定土样的轴向应变。本发明能简单高效地监测边界条件下温度对土体应变的影响大小。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种测量边界条件下土体应变用温 控固结装置。

背景技术

土体的变形特性等一些力学性质是岩土工程中重要的参数，对实际工程具有 指导意义。土体的固结沉降的演化规律是评价工程安全性的重要依据，目前最关 注的是力学加载和自重引起的沉降现象。然而近年来，全球气候变化异常，而其 中温度成为一个重要的影响因素，如昼夜温度交替变化会引起土体发生不可逆的 变形等都是亟须解决的关键问题。另一方面，蒸发引起的地表开裂以及地热资源 的开发等都是和温度有密切关系的，不同的温度变化情况会导致土体呈现不同的 力学性质，因此在分析此类问题时，有必要研究温度的影响。

研究温度循环变化条件下岩土变形特性的思路通常是：将现场取得的原状土 样置于高压固结装置中，设定好所需的温度状态，在该温度下进行施加压力进行 固结试验；另一方面，在某一固结压力下，进行温度循环变化，并实时监测整个 过程中土样的位移变化情况。如何在固结试验中实现温度的循环变化是目前研究 土体温度效应的关键问题。

固结装置是一种常用的土工试验装置，用于测定在不同载荷和有侧限的条件 下土的膨胀和压缩性能，可以进行正常慢固结试验和快速固结试验，测定前期固 结压力和固结系数。目前常规固结试验的测试精度和可控性已经得到了国内外岩 土力学领域的广泛认可，且对土体的固结试验通常是在恒温条件下进行的，随着 研究的深入和目前实际问题的需要，常规类试验已经明显不足。有必要设计一种 温度变化的固结试验装置，用于研究不同边界条件下土体的压缩性及胀缩性，以 使得其在温度循环变化中监测土样的位移变化情况。

在之前的大多数试验中，使用普通钢制成的温控固结装置环横向限制土壤样 本。然而，普通钢的线性热膨胀系数与土壤骨架的热膨胀系数相当，在加热和冷 却过程中，普通钢环经历膨胀和收缩，对土壤试样施加不可忽略的侧向应变。但 殷钢最大的特点就是随温度的变形极小，适合于制作对温度变形有严格要求的零 件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种测量 边界条件下土体应变用温控固结装置，在温度循环变化中监测装置中土样的轴向 应变变化情况。

本发明采用以下技术方案：

一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，包括固结装置和控温系统， 固结装置包括固结室，固结室设置在水箱内，并与控温系统相连，控温系统用于 提供循环热载荷，固结室的顶部与倒T形结构的定位杆连接，定位杆用于确定土 样的轴向应变。

具体的，固结室自下至上依次包括圆形底座、第一透水石、环形中空结构的 试样室、不锈钢环和环形盖板，第一透水石设置在圆形底座的中间，试样室设置 在第一透水石上，用于放置土样，土样的边界和中心位置分别设置有热电偶，不 锈钢环与试样室连接，环形盖板通过螺栓与圆形底座连接。

进一步的，圆形底座的上表面开设有圆形直壁凹槽，用于安装固结室；在圆 形直壁凹槽的底面上以中心点为圆心开设有两道环形槽，用于连接螺纹管，通过 螺纹管与控温系统连接。

更进一步的，第一透水石的上表面与环形凹槽的底面平齐设置；试样室的下 端嵌入设置在圆形底座上表面开设的圆形直壁凹槽内。

进一步的，控温装置包括水浴容器，水浴容器内设置有温度控制器和循环泵， 循环泵通过管路与圆形底座两侧设置的进出水用阀门的入口端连接，阀门的出口 端与第一透水石下部左右两侧设置的螺纹管连接形成液体循环回路。

进一步的，不锈钢环内侧下部设置有殷钢环。