【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤监测，特别是涉及一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置及测量方法。
技术介绍
1、冻土是指在复杂大气系统的长期相互作用下形成的冻结土壤。冻土对温度十分的敏感，外界气候的季节性变化会导致冻土发生冻胀和融沉变形，严重威胁道路工程的安全运行。冻土的变形与其含冰量息息相关，因此，了解冻土含冰量和变形耦合关系对于冻土区理论和试验研究具有重要意义。
2、冻土含冰量的测量方法有膨胀法、介电谱法、热脉冲法、核磁共振法(nmr)和分布式光纤测量法。冻土冻融变形的获取主要通过经验和理论模型预测。冻土中固态冰的含量和应变是相互作用的关系，而目前室内试验只能单一的测量冻土的含冰量或冻融变形，无法实现冻土含冰量和变形耦合的测量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置及测量方法，能够实现冻土的含冰量与变形的同步测量，并得到含冰量与变形耦合的数量关系。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，包括：
3、土样容器，所述土样容器内部中空且上下开口；
4、第一导温盘，设于所述土样容器内，且靠近所述土样容器上端设置；
5、环形支撑件，设于所述土样容器下端，所述环形支撑件内设有多孔板，所述多孔板的上端面、所述第一导温盘的下端面以及所述土样容器的内壁配合形成用于承载待测原位冻土的容纳腔；
6、第二导温盘，设于所述环形支撑件内，且位于所述多孔板下方，所述多孔板
7、加载组件，设于所述第一导温盘上方，所述加载组件用于对所述容纳腔内的待测原位冻土施加载荷。
8、更进一步地，所述土样容器顶部设有第一法兰盘，所述环形支撑件包括由上至下依次设置的第二法兰盘以及第三法兰盘，所述第一法兰盘的周向均布有第一螺杆，所述第一螺杆依次贯穿所述第一法兰盘以及所述第二法兰盘，且上下端部分别设有第一螺母以及第二螺母，所述第二法兰盘的周向均布有第二螺杆，所述第二螺杆依次贯穿所述第二法兰盘以及所述第三法兰盘，且上下端部分别设有第三螺母、第四螺母。
9、更进一步地，所述加载组件包括连接座、压杆、砝码件以及压板，所述连接座和所述土样容器固定，所述压杆的一端和所述连接座铰接，所述压杆另一端设有所述砝码件，所述压杆轴线与所述土样容器轴线相交且位于同一竖直平面，所述第一导温盘上固定设有所述压板，所述压板与所述压杆滑动连接。
10、更进一步地，所述加载组件还包括导向板、连接件、连接轴、导向轴、直线轴承，所述导向板固定设于所述土样容器，所述导向板的中心与所述土样容器的轴线重合，所述导向板中部设有所述直线轴承，所述压杆轴向开设有滑槽，所述连接轴的两端贯穿所述滑槽，且与所述连接件固定，所述连接件底部固定有所述连接轴，所述连接轴的另一端与所述压板固定。
11、更进一步地，所述压杆的端部沿轴向开设有用于和所述砝码件安装限位的安装槽。
12、更进一步地，所述第一导温盘与所述第二导温盘结构相同，所述第一导温盘包括盘体以及盘管，所述盘体和所述土样容器同轴设置，所述盘体内设有空腔，所述盘管位于所述空腔内，所述盘管的一端设有导热介质进口，另一端设有导热介质出口。
13、更进一步地，所述土样容器的侧壁沿轴向均布有用于安装fdr传感器的安装孔。
14、更进一步地，所述环形支撑件底部设有基座，所述基座下方设有刹车滚轮。
15、更进一步地，还包括分布式传感光缆、拉拔测试仪以及光纤解调设备，所述分布式传感光缆一端和所述多孔板固定连接，另一端和所述光纤电解设备连接，所述拉拔测试仪与所述分布式传感光缆通过夹具夹持固定。
16、本专利技术还提供一种冻土含冰量和变形耦合关系测量方法，基于上述任一项所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，包括以下步骤：
17、s1、将分布式传感光缆的一端埋设在待测原位冻土内，且与所述多孔板固定，所述分布式传感光缆的另一端延升至所述土样容器外，并固定在外部行架上，所述分布式传感光缆的轴线与所述土样容器的轴线平行；
18、s2、将所述分布式传感光缆连接光纤解调设备，所述光纤解调设备读取所述分布式传感光缆长度方向的温度信息，得到所述待测原位冻土的温度沿深度方向的分布和变化；
19、s3、在所述土样容器的侧壁沿轴向设置多个fdr传感器，与所述分布式传感光缆在相同深度所测量的所述待测原位冻土的温度值进行对比；
20、s4、在所述待测原位冻土的不同冻结阶段，采用拉拔测试仪以恒定速率拉拔所述分布式传感光缆，并记录拉拔力与拉拔位移，所述光纤调节设备实时监测拉拔过程中分布式传感光缆沿长度方向的轴向应变分布；
21、s5、通过所述第一导温盘、所述第二导温盘对所述待测原位冻土的温度进行调整；
22、s6、通过所述加载组件，对所述待测原位冻土沿深度方向的应变进行调整；
23、s7、测量所述待测原位冻土的温度、含水量、含冰量以及应变沿深度方向的分布和变化，得到含冰量和变形耦合的数量关系。
24、本专利技术实施例一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置及测量方法与现有技术相比，其有益效果在于：待测原位冻土位于容纳腔内，通过第一导温盘以及第二导温盘对待测原位冻土的温度进行控制，能够模拟待测原位冻土所处的外部温度环境，通过设置储水腔室，可对待测原位冻土进行补水；设置加载组件，可对待测原位冻土内的压力进行调整，通过对待测原位冻土所处的温度环境、湿度环境以及压力环境进行模拟，实现对冻土的含冰量与变形的同步测量，并得到含冰量与变形耦合的数量关系。
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1.一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述土样容器顶部设有第一法兰盘，所述环形支撑件包括由上至下依次设置的第二法兰盘以及第三法兰盘，所述第一法兰盘的周向均布有第一螺杆，所述第一螺杆依次贯穿所述第一法兰盘以及所述第二法兰盘，且上下端部分别设有第一螺母以及第二螺母，所述第二法兰盘的周向均布有第二螺杆，所述第二螺杆依次贯穿所述第二法兰盘以及所述第三法兰盘，且上下端部分别设有第三螺母、第四螺母。
3.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述加载组件包括连接座、压杆、砝码件以及压板，所述连接座和所述土样容器固定，所述压杆的一端和所述连接座铰接，所述压杆另一端设有所述砝码件，所述压杆轴线与所述土样容器轴线相交且位于同一竖直平面，所述第一导温盘上固定设有所述压板，所述压板与所述压杆滑动连接。
4.如权利要求3所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述加载组件还包括导向板、连接件、连接轴、导向轴、直线轴承，所述导向板固定设于所述
5.如权利要求3所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述压杆的端部沿轴向开设有用于和所述砝码件安装限位的安装槽。
6.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述第一导温盘与所述第二导温盘结构相同，所述第一导温盘包括盘体以及盘管，所述盘体和所述土样容器同轴设置，所述盘体内设有空腔，所述盘管位于所述空腔内，所述盘管的一端设有导热介质进口，另一端设有导热介质出口。
7.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述土样容器的侧壁沿轴向均布有用于安装FDR传感器的安装孔。
8.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述环形支撑件底部设有基座，所述基座下方设有刹车滚轮。
9.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，还包括分布式传感光缆、拉拔测试仪以及光纤解调设备，所述分布式传感光缆一端和所述多孔板固定连接，另一端和所述光纤电解设备连接，所述拉拔测试仪与所述分布式传感光缆通过夹具夹持固定。
10.一种冻土含冰量和变形耦合关系测量方法，基于权利要求1-9任一项所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述土样容器顶部设有第一法兰盘，所述环形支撑件包括由上至下依次设置的第二法兰盘以及第三法兰盘，所述第一法兰盘的周向均布有第一螺杆，所述第一螺杆依次贯穿所述第一法兰盘以及所述第二法兰盘，且上下端部分别设有第一螺母以及第二螺母，所述第二法兰盘的周向均布有第二螺杆，所述第二螺杆依次贯穿所述第二法兰盘以及所述第三法兰盘，且上下端部分别设有第三螺母、第四螺母。
3.如权利要求1所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述加载组件包括连接座、压杆、砝码件以及压板，所述连接座和所述土样容器固定，所述压杆的一端和所述连接座铰接，所述压杆另一端设有所述砝码件，所述压杆轴线与所述土样容器轴线相交且位于同一竖直平面，所述第一导温盘上固定设有所述压板，所述压板与所述压杆滑动连接。
4.如权利要求3所述的冻土含冰量和变形耦合关系测量装置，其特征在于，所述加载组件还包括导向板、连接件、连接轴、导向轴、直线轴承，所述导向板固定设于所述土样容器，所述导向板的中心与所述土样容器的轴线重合，所述导向板中部设有所述直线轴承，所述压杆轴向开设有滑槽，所述连接轴的两端贯穿所述滑槽，且与所述连接件固定，所述连接件底部...
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