[实用新型]一种温度梯度作用下土柱蒸发试验装置

说明书

本实用新型公开了一种温度梯度作用下土柱蒸发试验装置，包括土柱模型系统、温度梯度控制系统、水‑热量测系统和数据管理系统；所述温度梯度控制系统包括环境恒温箱和热端温控单元；环境恒温箱内置土柱模型系统，土柱模型系统中放置有试验土柱；热端温控单元和水‑热量测系统分别连接数据管理系统，通过数据管理系统控制环境恒温箱和温控器的温度，实现温度梯度作用下土柱蒸发试验。本实用新型可通过监测土柱内温度和水分的时空分布，为揭示温度梯度作用下土柱内水‑热迁移及土柱冷端蒸发规律提供依据。

技术领域

本实用新型属于岩土工程试验技术领域，涉及一种温度梯度作用下土柱蒸发试验装置。

背景技术

热-水-汽耦合研究是目前岩土工程的热点研究领域。温度梯度作用下，水-汽迁移可能导致路基水分场变化从而导致路基病害，高放核废料处置过程中采用非饱和膨胀土作为回填料，核废料释放的温度对非饱和膨胀土的水分场产生影响，从而影响其力学行为，在实际工程中，路基铺设、高放核废料处置、地热资源利用、地埋热水管道铺设和垃圾填埋场覆盖等都涉及温度梯度作用下水-汽迁移。对温度梯度作用下的水-汽迁移开展实验研究，有利于充分认识岩土体热-水-汽耦合行为对工程产生的利害影响。

目前已有的试验仪器大多涉及温度梯度作用下土体的液态水迁移，针对热-水-汽耦合迁移及表面蒸发的较少，且大多采用水浴加热方法施加温度梯度，所施加的温度范围较小。此外，目前已有试验仪器的保温隔热和隔水设施尚有不足。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种温度梯度作用下土柱蒸发试验装置，可以用来研究温度梯度作用下土体水-汽迁移以及表面蒸发规律，能施加高温，保温隔热和隔水措施严格，且能实现试验过程高度自动化。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

一种温度梯度作用下土柱蒸发试验装置，包括土柱模型系统、温度梯度控制系统、水-热量测系统和数据管理系统；

所述温度梯度控制系统包括环境恒温箱和热端温控单元；环境恒温箱内置土柱模型系统，土柱模型系统中放置有试验土柱；所述热端温控单元包括与试验土柱相连的加热板和温控器；所述水-热量测系统包括插入试验土柱的传感器和试验土柱下的高精度电子天平；热端温控单元和水-热量测系统分别连接数据管理系统，通过数据管理系统控制环境恒温箱和温控器的温度，实现温度梯度作用下土柱蒸发试验。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

优选的，所述土柱模型系统包括模型腔、试验土柱和模型支架；模型支架将模型保温层固定，试验土柱内置于模型保温层中，模型保温层上设置有传感器探头通孔。

优选的，所述传感器包括水分传感器和温度传感器；水分传感器和所述温度传感器通过传感器探头通孔插入试验土柱中。

优选的，所述模型保温层包括依次由内至外分布的隔热内衬、固定外衬和保温层，若干传感器沿传感器探头通孔水平上下分布。

优选的，若干传感器探头通孔设置在所述模型保温层的不同高度处，且沿模型保温层腔壁螺旋式错开布置。

优选的，所述模型支架包括上夹板和下夹板，上夹板为镂空板，通过固定螺栓与下夹板相互夹紧，下夹板与下端与隔热内衬紧密贴合。

优选的，所述下夹板顶部与隔热内衬底部设有相互对应的第一环形凹槽，第一环形凹槽中嵌有第一密封圈。

优选的，所述加热板嵌入模型保温层内腔，并与试验土柱紧密贴合，所述温控器连接设在加热板下方的热电偶；加热板下方与下夹板之间设有隔热板和隔热棉。

优选的，所述加热板内侧与隔热内衬有相互对应的第二环形凹槽，第二环形凹槽中嵌有第二密封圈。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：