[发明专利]多功能冻胀试验系统及其试验方法

权利要求书

1.多功能冻胀试验系统，其特征在于，包括支撑架，设置于所述支撑架上用于存放土样的试验桶体，控制所述土样温度的温度控制系统，通过所述试验桶体顶部、择一给所述土样施加恒定压力或无穷刚度的施力系统，通过所述试验桶体下部向土样内补水的无压补水系统以及检测系统，其中：

所述试验桶体包括用于存放土样的内试样桶以及设置于所述内试样桶周向外壁上的冷却部；

所述温度控制系统包括所述冷却部、固定于所述试验桶体底部的下冷板、可匹配进入与所述内试样桶内且与其内壁密封连接的上控温板，所述上控温板受所述施力系统的作用给所述土样施加载荷，所述内试样桶的底部与所述下冷板的顶部密封连接；

所述施力系统包括杠杆施力装置、助力杆、上部反力梁，所述助力杆上设有可拆卸的量力环，当所述上部反力梁与所述支撑架固定连接时且助力杆上不安装量力环时，上部反力梁通过固定上控温板的位置以模拟无限刚度条件，当上部反力梁与所述支撑架固定连接时且助力杆上安装量力环时，模拟柔性边界条件；

所述无压补水系统包括设置于所述试验桶体底部的补水腔体以及给所述补水腔体供水的连通器结构，所述补水腔体上设有朝向土样的补水孔；

所述检测系统包括设置于量力环上用于检测其竖直方向位移的位移传感器和/或设置于所述助力杆上的应力传感器和/或用于测量土样温度的温度传感器和/或用于测量土样在竖直方向上位移的位移传感器探针和/或用于测量补水量和补水速率的补水计量装置。

2.如权利要求1所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述支撑架包括下底板和固定于所述下底板上的导向杆，所述下底板的底部固定有支撑腿，所述下冷板固定于所述下底板上，所述上部反力梁与所述导向杆的上部滑动连接，且所述上部反力梁可通过紧固连接件紧固于所述导向杆上。

3.如权利要求1所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述试验桶体外侧设置保温套，保温套的底部固定于下冷板或支撑架上，所述试验桶体的顶部设有可密封保温套开口的上顶板，所述上顶板通过第一拉杆固定于下冷板或支撑架上，所述上顶板上形成供所述助力杆穿出的通孔，助力杆与该通孔之间密封连接。

4.如权利要求1所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述杠杆施力装置包括杠杆组件、受力板、固定于所述支撑架底部的支点块，其中所述杠杆组件包括杠杆、可选择性装配于所述杠杆一端的砝码，所述杠杆的中部铰接于受力板上，所述受力板与位于所述支撑架下方的导向杆滑动连接，所述支点块的底部支点与所述杠杆相接触，所述受力板通过第二拉杆固定于所述上部反力梁上。

5.如权利要求4所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述杠杆的另一端设有可沿其长度方向调节的平衡块，平衡块与砝码分别位于所述杠杆的两端。

6.如权利要求3所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，位移传感器探针朝下固定于所述上顶板上，所述助力杆上固定有一测量块，所述位移传感器探针探测与所述测量块之间的间距测量土样的位移；

所述温度传感器包括穿过所述上控温板竖直插入所述土样内的第一温度传感器和/或穿过所述试验桶体的侧壁水平插入所述土样内的一个或多个第二温度传感器。

7.如权利要求1所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述试验桶体包括可替换的第一试验桶体和第二双层桶体，其中所述第一试验桶体包括所述的内试样桶以及设置于所述内试样桶周向外壁上的冷却部，所述第二双层桶体包括内试样桶和外试样桶，内试样桶的底部与下冷板密封连接，所述外试样桶滑动套接于所述内试样桶外，所述外试样桶的侧壁上形成供第二温度传感器插入的小孔，所述内试样桶的侧壁上形成供所述第二温度传感器穿入的条形孔，所述条形孔的长度大于所述小孔的孔径。

8.如权利要求7所述的多功能冻胀试验系统，其特征在于，所述检测系统还包括多个用于测试盐分的盐分传感器，所述盐分传感器插接于所述第二双层桶体的不同高度，所述第二双层桶体的内试样桶的侧壁上固定有加强筋。