一种冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置

本发明涉及土力学领域，具体涉及一种冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，可准确模拟冻融环境中土工试样无侧限压缩流变特性的装置。

背景技术：

1、我国西北属于典型的季节性冻土地区，土体每年随季节的变化至少会经受一次冻结和融化冻融作用，铁路路基在受到冻融作用影响的时候，也会受到火车路过产生的荷载作用的影响，例如路基塌陷、不均匀沉降等，对铁路列车的安全造成严重危害。西北地区的铁路发展一直饱受国家重视关注，随着我国经济高速发展，不断引起一批又一批的建设新浪潮，对铁路的要求也是越加苛刻。因此，边坡路基稳定性一直是岩土工程界的热点课题。

2、受当地气候条件影响下，黄土处在降雨增湿和蒸发减湿形成的冻融循环下，土体的物理力学特性在这种动态变化过程中发生变化，而土体的力学特性威胁着建筑的安全和稳定。

3、目前大部分冻融循环试验都是处于无荷载作用下进行的，但实际上边坡路基中都是处于有荷作用下，因此欲提供一种仪器从更多的方面去研究土样的特性，能测定其力学相关性质则显得尤为重要和紧迫。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种在冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，以实现真实模拟各种土体在有荷作用下的冻融循环变化，进而实现对土样的特性进行试验研究。整个试验过程中不从试验仪中取出试样，连续进行冻融循环试验，提高试验的准确度。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，该测试装置包括冻融环境箱、无侧限加压机构，和数据监测机构；

3、其中，冻融环境箱用以实现冻融高低温环境维持与转换，无侧限加压机构设置在其内；无侧限加压机构包含：固定底座，其固定设置在冻融环境箱内部的底部；固定杆架，其竖直固定设置在固定底座上，共设置两个，分别为固定杆架；施压顶板，其滑动连接在固定杆架上，通过上下移动实现轴向加载；试样底帽，其固定设置在固定底座上；试样顶帽，其设置在施压顶板的下部同试样底帽相对应的位置；以及橡皮膜，其用于包裹土工试样，并放置在试样底帽和试样底帽之间；

4、数据监测机构包含：位移传感器，其一端固定设置在与固定杆架固定连接的固定架上，另一端与施压顶板的下板面接触设置，共设置两个；固定架也设置为两个，分别连接位移传感器和固定杆架；以及数据收集器，用于收集土工试样的流变程度；该数据监测机构与计算机系统电连接，通过计算机系统收集压缩流变的数据。

5、优选地，该测试装置还包含设置在冻融环境箱内部的摄像头，用于观察记录土样冻融情况。

6、优选地，该测试装置还包含温度传感器，该温度传感器设置在橡皮膜内，用于采集土工试样的实时温度数据。

7、优选地，该测试装置还包含计算机系统，用于采集位移传感器、温度传感器、摄像头的数据。

8、优选地，该测试装置还包含百分表，该百分表固定设置在位移传感器上并于计算机系统(24)电连接，用于测量土样冻融循环下的变化情况。

9、优选地，该测试装置还包含设置在冻融环境箱内部顶板上的电灯泡，用于为仪器内部提供光亮。

10、本发明的冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置具有以下优点：

11、本发明提供的冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，其通过砝码加压，不用取出土样就可以直接进行实验，能够有效的模拟有压有荷作用下土样的变化过程，能准确模拟冻融循环环境，考虑不同荷载作用下、不同冻融循环次数下土体劣性流变的过程，不用取出膨胀岩试样即可量测变化情况。它利用轴向加压装置施加轴向荷载，由固定杆架上的位移传感器对施压顶板的位移间接测定。

12、本试验装置在冻融仪内实现低温环境，从而模拟冷冻环境，设置升温仪产生热能，使得冰冻的土样融化，整个操作全部在仪器中实施，无需到处搬运移动，不会扰动土样。

13、本试验装置还设置百分表进行测量土样冻融循环下的变化情况，利用位移传感器测量，比人工直尺测量精准，减小误差。

14、本装置还设置摄像头进行试样整个过程的记录，有利于无需搬运仪器，便于观察、记录任意时刻的实验数据。

15、本试验装置多采用轻质金属材料，各部件拆卸简单，方便工作人员使用，有利于后期的储存、维护。由于采用了上述技术方案，本发明提供的测试装置，采用了钢的本体和耐寒金属的结构，便于拆卸与更换，在使其具有耐寒功能外，又保证了整个装置的机构强度，可以在冻融环境箱不断更替高低温的状态下，方便地检测土工试样的单轴流变性质。由于其结构简单和成本低廉所以特别适合在冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试中广泛推广。

技术特征：

1.一种冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，其特征在于，该测试装置包括冻融环境箱(18)、无侧限加压机构，和数据监测机构；

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包含设置在冻融环境箱(18)内部的摄像头(15)，用于观察记录土样冻融情况。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包含温度传感器(23)，该温度传感器(23)设置在橡皮膜(17)内，用于采集土工试样的实时温度数据。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包含计算机系统(24)，用于采集位移传感器、温度传感器(23)、摄像头(15)的数据。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包含百分表，该百分表固定设置在所述位移传感器上并于计算机系统(24)电连接，用于测量土样冻融循环下的变化情况。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包含设置在冻融环境箱(18)内部顶板上的电灯泡(25)，用于为仪器内部提供光亮。

技术总结
本发明公开了一种冻融环境作用土工试样无侧限压缩流变测试装置，主要包括冻融环境箱、固定底座、固定杆架、施压顶板、配重块、位移传感器、温度传感器等，该冻融环境箱用以实现冻融高低温环境维持与转换；底座固定于环境箱底部，通过沿固定杆架滑动的顶板实现试样轴向加载，顶板上部设置配重块，通过位移传感器测量顶板位移，试样封闭于橡皮膜内，其中部安装温度传感器，冻融环境箱内设置摄像头监测流变特征，使用计算机采集实验数据。本发明的测试装置，通过冻融环境模拟装置、无侧限加压机构、数据监测机构的配合，可准确模拟冻融环境中土工试样无侧限压缩流变特性。

技术研发人员：陈树峰,李子丰,倪鹏飞,胡鹏,袁克阔,张耀
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29