一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置及方法，所述水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置包括：试筒，试筒顶部设置试筒顶盖；隔液仓，隔液仓设置在试筒内部；剪切盒，剪切盒设在隔液仓内部，且剪切盒的底部与试筒的底部连接，剪切盒内放置有试样；制冷盘，制冷盘设在剪切盒内部，且制冷盘设在试样的两端；补水盘，补水盘设在剪切盒内，且补水盘与制冷盘连接；压力荷载组件，压力荷载组件依次穿过试筒顶盖和隔液仓后，与剪切盒的顶部连接；拉力荷载组件，拉力荷载组件与剪切盒的外壁连接；变速马达，变速马达与拉力荷载组件连接。本发明专利技术的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，操作简便，可以进行水热力耦合下冻土的直剪蠕变等多个试验。等多个试验。等多个试验。

【技术实现步骤摘要】
一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置及方法


[0001]本专利技术属于冻土力学领域，具体涉及一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来随着全球气候变暖和人类工程活动的加剧，冻土所处的温度条件及地下水条件时刻改变。受地层温度、大气温度、降雨和地下水等边界条件的综合影响，冻土材料一直处于水热力耦合的复杂环境。冻土作为寒区建(构)筑物的重要地基材料，其蠕变特性对温度、水分和荷载异常敏感，充分了解冻土在水热力耦合作用下的蠕变特性对评价寒区建(构)筑物稳定性具有重要的意义。
[0003]寒区建(构)筑物修筑完成之后，原有冻土地基的水分场、温度场和应力场发生一定的变化，冻土的力学特性发生改变，冻土地基的整体变形随着时间产生明显的蠕变，当变形达到超过建(构)筑物的允许范围之后，建(构)筑物的基础出现失稳甚至破坏。所以研究水热力耦合冻土蠕变特性对保持寒区工程基础的稳定性具有重要的意义。
[0004]目前对冻土的直剪蠕变特性的研究主要是在恒定的低温环境中进行，没有考虑冻土内部温度改变造成的水分迁移现象，这样得到的试验结果虽然在一定程度上能够指导工程实践，但是不能客观真实的反映温度场和水分场的改变造成的热力耦合演化规律对其变形特性的影响，因此水热力耦合作用下冻土工程的变形机理研究一直未能够取得新的突破和进展。
[0005]要对水热力耦合作用下冻土的力学行为及变形特性进行全面深刻的认识和掌握，首选需要搭建合理试验平台和试验装置，构建完善的试验方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置及方法。
[0007]本专利技术实施例的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，包括：试筒，所述试筒顶部设置试筒顶盖；隔液仓，所述隔液仓设置在所述试筒内部；剪切盒，所述剪切盒设在所述隔液仓内部，且所述剪切盒的底部与所述试筒的底部连接，剪切盒内放置有试样；制冷盘，所述制冷盘设在所述剪切盒内部，且所述制冷盘设在所述试样的两端；补水盘，所述补水盘设在所述剪切盒内，且所述补水盘与所述制冷盘连接；压力荷载组件，所述压力荷载组件依次穿过所述试筒顶盖和所述隔液仓后，与所述剪切盒的顶部连接；拉力荷载组件，所述拉力荷载组件与所述剪切盒的外壁连接；变速马达，所述变速马达与所述拉力荷载组件连接。
[0008]本专利技术的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，操作简便，可以进行水热力耦合下冻土的直接剪切试验、单轴压缩和单轴蠕变试验等多个试验。
[0009]可选地，所述试筒顶盖上还设有冷却液注液口，所述冷却液注液口处设有密封塞。
[0010]可选地，所述剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒设在所述试筒的底
部，所述试样设在所述上剪切盒和所述下剪切盒之间，且所述上剪切盒和所述下剪切盒之间设有间隙。
[0011]可选地，所述制冷盘包括上制冷盘和下制冷盘，所述上制冷盘设在所述上剪切盒的顶部，所述下制冷盘设在所述下剪切盒的底部，所述补水盘设在所述下制冷盘的上方，所述试样设在所述上制冷盘和所述补水盘之间。
[0012]可选地，所述拉力荷载组件包括挂钩，所述挂钩设在上剪切盒的外部一侧。
[0013]可选地，所述拉力荷载组件进一步包括第一滑轮和LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器和所述第一滑轮分别设在所述下剪切盒的外部两侧，且所述第一滑轮与所述挂钩位于所述剪切盒的同侧，所述LVDT位移传感器与所述上剪切盒的外壁相接触。
[0014]可选地，所述拉力荷载组件进一步包括拉力传感器和钢绞线，所述钢绞线的两端分别连接所述上剪切盒外部的所述挂钩与所述拉力传感器，所述拉力传感器通过所述钢绞线与所述变速马达连接。
[0015]可选地，进一步包括热电偶，所述热电偶有多个，多个所述热电偶的一端分别穿过所述上剪切盒和所述下剪切盒后与所述试样连接，多个所述热电偶的另一端穿过所述试筒底部。
[0016]可选地，所述压力荷载组件包括压力传感器和竖向传力杆，所述压力传感器与所述竖向传力杆连接，所述竖向传力杆依次穿过所述试筒顶盖和所述隔液仓后与所述上剪切盒的顶部相接触。
[0017]根据本专利技术实施例的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0018]S1、试样安装：将所述试样装在所述水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置中的所述剪切盒中；
[0019]S2、试样的冻结：向所述试筒中注入冷却液，对所述隔液仓内部进行抽真空，调节所述试筒中的冷却液温度并使所述制冷盘中制冷剂进行循环，以对所述试样实施冻结，当所述试样内部的热电偶显示达到
‑
20℃后恒定24h，所述试样冻结完成；
[0020]S3、水热力耦合蠕变：所述试样冻结完成之后停止所述制冷盘中制冷剂的循环，调节所述试筒中的冷却液温度来控制环境温度，当所述试样内部温度达到试验的恒定温度之后，通过所述压力荷载组件对所述试样顶部施加荷载并通过所述补水盘对所述试样底部进行补水，设置所述制冷盘中的制冷剂温度，使所述试样内部产生水热耦合现象，观察所述试样内部热电偶，当所述试样达到试验设定的温度梯度之后启动所述变速马达，通过所述拉力传感器调节蠕变试验所需的恒定荷载，然后实时采集试样的温度数据和变形的数据。
[0021]本专利技术的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，操作简便，可以进行水热力耦合下冻土的直接剪切试验、单轴压缩和单轴蠕变试验等多个试验。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置的结构示意图。
[0023]附图标记：
[0024]试筒1；试筒顶盖101；冷却液102；密封塞103；乳胶垫104；温度传感器105；制冷剂进液通道106；制冷剂出液通道107；试筒底座108；
[0025]隔液仓2；固定螺丝201；抽真空通道202；
[0026]剪切盒3；上剪切盒301；下剪切盒302；
[0027]制冷盘4；上制冷盘401；上制冷盘温度控制进液导管4011；上制冷盘温度控制出液导管4012；下制冷盘402；下制冷盘温度控制进液导管4021；下制冷盘温度控制出液导管4022；
[0028]补水盘5；马氏瓶501；热电偶6；
[0029]压力荷载组件7；压力传感器701；竖向传力杆702；试样8；
[0030]拉力荷载组件9；挂钩901；第一滑轮902；第二滑轮903；钢绞线904；拉力传感器905；LVDT位移传感器906；
[0031]变速马达10；支架底座11；试验支架1101；支架螺母1102。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]如图1所示，本专利技术实施例的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，包括试筒1、隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，包括：试筒，所述试筒顶部设置试筒顶盖；隔液仓，所述隔液仓设置在所述试筒内部；剪切盒，所述剪切盒设在所述隔液仓内部，且所述剪切盒的底部与所述试筒的底部连接，剪切盒内放置有试样；制冷盘，所述制冷盘设在所述剪切盒内部，且所述制冷盘设在所述试样的两端；补水盘，所述补水盘设在所述剪切盒内，且所述补水盘与所述制冷盘连接；压力荷载组件，所述压力荷载组件依次穿过所述试筒顶盖和所述隔液仓后，与所述剪切盒的顶部连接；拉力荷载组件，所述拉力荷载组件与所述剪切盒的外壁连接；变速马达，所述变速马达与所述拉力荷载组件连接。2.根据权利要求1所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，所述试筒顶盖上还设有冷却液注液口，所述冷却液注液口处设有密封塞。3.根据权利要求1所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，所述剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒设在所述试筒的底部，所述试样设在所述上剪切盒和所述下剪切盒之间，且所述上剪切盒和所述下剪切盒之间设有间隙。4.根据权利要求3所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，所述制冷盘包括上制冷盘和下制冷盘，所述上制冷盘设在所述上剪切盒的顶部，所述下制冷盘设在所述下剪切盒的底部，所述补水盘设在所述下制冷盘的上方，所述试样设在所述上制冷盘和所述补水盘之间。5.根据权利要求3所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，所述拉力荷载组件包括挂钩，所述挂钩设在上剪切盒的外部一侧。6.根据权利要求5所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置，其特征在于，所述拉力荷载组件进一步包括第一滑轮和LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器和所述第一滑轮分别设在所述下剪切盒的外部两侧，且所述第一滑轮与所述挂钩位于所述剪切盒的同侧，所述LVDT位移传感器与所述上剪切盒的外壁相接触。7.根据权利要求5所述的水热力耦合的冻土直剪蠕变试验装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：史盛，朱建才，祝凤金，金小荣，范铀凯，
申请(专利权)人：浙江大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：