[发明专利]一种隧道周围土体冻胀率测试装置

权利要求书

1.一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：包括试样安装测试系统、固定装置、补液装置、制冷系统、体积压力控制系统及数据采集装置；所述固定装置设置在试样安装测试系统内部并用于支撑试样安装测试系统，岩土体测试基体（2）为环状土体，所述补液装置与试样安装测试系统内部连通，为试样安装测试系统的岩土体测试基体（2）补水以及为岩土体测试基体（2）的内环中部空间补油，所述试样安装测试系统内部设有为其快速制冷的制冷系统，体积压力控制系统与补液装置连通对试样安装测试系统进行压力控制和测量冻胀后岩土体测试基体（2）中部排出液体的体积，所述数据采集装置与试样安装测试系统和体积压力控制系统连接，用于采集数据，所述体积压力控制系统包括用于进行压力控制的压力体积控制器（12）；所述压力体积控制器（12）安装在补油管（6）上并通过补油管（6）保持岩土体测试基体内环中部空间航空油的体积，控制岩土体测试基体（2）的内环中部空间的压力不变，用于测试低温岩土体测试基体（2）中部排出航空油的体积，即可计算得到岩土体测试基体（2）真实的冻胀变形量。

2.根据权利要求1所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述试样安装测试系统包括岩土体测试基体（2）、基体底座（18）、线型温度传感器（1）、环状透水石（5）、环状空心钢壳（19）、钢护筒（25）及刚性保温上盖（22）；所述岩土体测试基体（2）固定于基体底座（18）中心部位，岩土体测试基体（2）内部沿其轴向设有多层线型温度传感器（1），且每层每隔90°按放射状设置线型温度传感器（1），岩土体测试基体（2）外环与环状透水石（5）内壁紧密接触，环状透水石（5）外侧与环状空心钢壳（19）的内环紧密相连；岩土体测试基体（2）内环紧密设置橡皮膜（26），所述钢护筒（25）间隙套装在环状空心钢壳（19）外侧，钢护筒（25）顶部设置刚性保温上盖（22），钢护筒（25）和刚性保温上盖（22）的内部均填充保温海绵（15）。

3.根据权利要求2所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述固定装置包括多个固定杆限位螺母（23）、多根固定杆（24）及多根支脚（17）；所述岩土体测试基体（2）通过多根支脚（17）支撑在基体底座（18）上，以及刚性保温上盖（22）内部由多根支脚（17）支撑，并在周围填充保温海绵（15）；所述基体底座（18）与刚性保温上盖（22）之间通过多根固定杆（24）连接，用固定杆限位螺母（23）调整和固定固定杆（24）。

4.根据权利要求3所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述补液装置包括补油箱（10）、补油管（6）、补水箱（11）及补水管（16）；所述补油箱（10）通过补油管（6）向岩土体测试基体（2）内环中部空间补充航空油，补水箱（11）连通补水管（16）通过环状透水石（5）对岩土体测试基体（2）补水。

5.根据权利要求4所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述制冷系统包括内螺旋冷却管（4）、外螺旋冷却管（21）、冷却液流通管（9）及两个冷浴机（20）；在所述橡皮膜（26）内环内部设置内螺旋冷却管（4），所述内螺旋冷却管（4）的正中间设置有线型温度传感器（1）；外螺旋冷却管（21）环套在环状空心钢壳（19）的环壁空腔内；所述两个冷浴机（20）中的一个冷浴机（20）通过冷却液流通管（9）与内螺旋冷却管（4）的进口和出口连通，另一个冷浴机（20）通过冷却液流通管（9）与外螺旋冷却管（21）的进口和出口连通。

6.根据权利要求5所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述数据采集装置包括数据采集仪（13）、电脑（14）及多个数据采集线（3）；多个所述线型温度传感器（1）的数据均通过数据采集线（3）传输到数据采集仪（13），数据采集仪（13）连接电脑（14），由电脑（14）处理所有数据，压力体积控制器（12）的数据通过数据采集线（3）连接电脑（14）。

7.根据权利要求3所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述支脚（17）由聚氯乙烯材料制成。

8.根据权利要求5所述的一种隧道周围土体冻胀率测试装置，其特征在于：所述外螺旋冷却管（21）和内螺旋冷却管（4）由黄铜制成。