[发明专利]一种可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置及试验方法

说明书

本发明公开一种可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置及试验方法，包括试验主机框架，试验主机框架内设有模拟试验箱体，模拟试验箱体内设有试验材料，模拟试验箱体的两侧分别可拆卸连接有玻璃板，玻璃板设有若干冻结孔，冻结孔内安装有冻结管，冻结管的一端伸入模拟试验箱体内，模拟试验箱体的顶部和试验主机框架之间设有若干轴向加压机构，模拟试验箱体的一侧安装有含水率监测机构，模拟试验箱体的另一侧安装有温度监测机构，模拟试验箱体的顶部安装有若干位移监测机构，冻结管电性连接有高低温冷却循环一体机。本发明结构简单，设计合理，操作方便，模拟变量多，能够为冻结管的数量和间距的设计提供试验数据支持，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置及试验方法。

背景技术

人工冻结法广泛应用于富水地层联络通道施工当中，针对采用人工冻结法施工产生的冻胀融沉问题进行研究具有十分重要的现实意义。室内模型试验研究已成为常用的研究冻胀融沉变化规律的手段之一，国内外学者针对冻胀融沉规律研制出不同类型的试验装置用于进行室内冻胀融沉模型试验，根据模型试验结果指导现场施工。从现有的冻胀融沉试验装置来看，大多数试验装置体型较小，便于移动，且增加了很多装置模拟不同情况下的冻胀融沉变化情况，如渗流、荷载等。但仍存在以下缺点：

（1）试验装置体型较小，只能模拟冻结管周围一小部分土体的冻胀融沉，其变化规律受到试验装置边界条件的影响较大；

（2）冻结管布置形式较为单一，通常一种试验装置只能模拟一种冻结管布置形式，无法进行多种冻结管布置形式的冻胀融沉试验，而现实工程实际中多为双向、三维冻胀融沉过程；

（3）试验装置结构简单、可监测数据较少，冻胀融沉过程涉及温度场、位移场以及水分迁移等变化，常规试验装置由于空间受到限制，很难实现对这些变化过程进行监测。

因此，亟需一种新型的可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置及试验方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置及试验方法，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可调整冻结管位置的冻胀融沉试验装置，包括试验主机框架，所述试验主机框架内设有模拟试验箱体，所述模拟试验箱体内设有试验材料，所述模拟试验箱体的两侧分别可拆卸连接有玻璃板，所述玻璃板设有若干冻结孔，所述冻结孔内安装有冻结管，所述冻结管的一端伸入所述模拟试验箱体内，所述模拟试验箱体的顶部和所述试验主机框架之间设有若干轴向加压机构，所述模拟试验箱体的一侧安装有含水率监测机构，所述模拟试验箱体的另一侧安装有温度监测机构，所述模拟试验箱体的顶部安装有若干位移监测机构，所述冻结管电性连接有高低温冷却循环一体机。

优选的，所述试验材料的顶面设有传力板，所述传力板的顶面安装有垫板，所述垫板的顶面安装有所述轴向加压机构。

优选的，所述轴向加压机构包括固接在所述垫板顶面的传力座，所述传力座的顶面传动连接有液压千斤顶，所述液压千斤顶通过轴向液压机传感线电性连接有轴向液压伺服控制器。

优选的，所述垫板的顶面安装有若干位移监测机构，所述位移监测机构与所述液压千斤顶交错设置，所述位移监测机构包括安装在所述垫板顶面的若干位移计，所述位移计与所述液压千斤顶交错设置，所述位移计通过位移测线电性连接有位移监测器。

优选的，所述冻结管通过冻结管路通道与所述高低温冷却循环一体机电性连接。

优选的，所述试验主机框架的两侧分别等间隔开设有若干连接孔。

优选的，所述含水率监测机构包括含水率监测器，所述含水率监测器电性连接有若干含水率测线，所述含水率测线穿过位于所述含水率监测器一侧的所述连接孔并伸入所述试验材料中。