[实用新型]可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置

说明书

本实用新型提供了一种可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置，所述试验装置包括支撑架，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，本实用新型可进行多方面耦合试验，装置集成度高。

技术领域

本实用新型涉及土样冻胀技术领域，特别是涉及一种可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置。

背景技术

具有负温或零温并含有冰的土类和岩石称之为冻土。当土中水变成冰时，体积增大9％，称为土中水的冻胀，当土中水的体积膨胀足以引起土颗粒间的相对位移时就形成冻结时土的体积膨胀，称为土的冻胀。

在实际工程中，不同位置的土体具有的约束形式是多样的，因而其冻胀性也有所不同。例如，房建工程中，基础下部土体在发生冻胀时，其荷载可视作恒定，处于恒应力约束条件；靠近坚硬岩层或完全刚性结构下的土体被完全限制，此时冻胀力最大，可将其简化为刚度无限大的完全约束条件。

当冻土中发生盐渍化现象时，复杂的土-水-盐相互作用改变了原有的冻胀及水分迁移机制，在周期性温变条件下，加剧了建(构)筑物的破坏。

目前对土体水-热-盐-力所做的研究主要集中在室内模型试验方面，在上覆荷载条件下，进行开放系统及封闭系统下的盐-冻胀试验研究。然而现有的试验装置集成度低，有的只能进行荷载下的试验，而不能进行无限刚度下的试验，除此之外，大多数研究主要通过上下冷板施加温度梯度，土层内温度呈梯度变化(模拟多个土层的试验)，无法在恒定温度条件下，研究单一土层(土层内温度均一)多场耦合特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的试验装置集成度低，而提供可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置，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和上部反力梁，当所述上部反力梁与所述支撑架固定连接时，上部反力梁通过助力杆固定上控温板的位置以模拟无限刚度条件，当所述上部反力梁与所述支撑架活动连接时，受所述杠杆施力装置下拉的上部反力梁通过助力杆给所述上控温板施加载荷以模拟恒应力条件；

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。

在上述技术方案中，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。