[00113639]一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪

一、课题来源与背景 我国盐渍土分布广泛,据估计分布面积约为20多万平方公里,约占到了国土总面积的2.1%,而硫酸盐渍土是我国最主要的盐渍土之一。同一般土相比,硫酸盐渍土有盐溶、盐胀和腐蚀等特性,尤其在西北季节性冻土区,硫酸盐渍土不仅存在盐胀,而且存在冻胀,导致建筑物产生严重的鼓胀和开裂病害,新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、青海等省的道路、机场、房建、油气管道、输电塔基、沟渠等工程均涉及此问题。随着西北地区的快速开发和建设,硫酸盐渍土地基引起的盐冻胀病害问题日益凸显,关于硫酸盐渍土盐冻胀的病害机理、影响因素和盐冻胀变形量和盐冻胀力的计算的研究成为了工程界的热点。 二、研究目的与意义 盐渍土的盐冻胀变形量和盐冻胀力的产生和变化受水、热、力等因素的影响,现有的试验设备,难以同时实现水、热、力等因素的耦合作用,本测试仪器可实现水、热、力等因素的耦合作用,且可按需要测定盐胀过程中的盐冻胀变形、盐冻胀力、温度、水分、孔隙水压力、盐分等参数的测定。 为盐渍土盐冻胀变形机理的研究与相关工程实践提供帮助。 三、主要论点与论据 本发明提供了一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪,包括装配体和加载系统,所述装配体包括试样筒、上冷板和下冷板,所述试样筒包括依次螺纹连接的叠加筒和设置在叠加筒下方的底筒,所述叠加筒的周侧均匀开设有多个筒壁孔,所述筒壁孔上连接有端盖,所述端盖上设置有橡胶塞,所述底筒的周侧设置有多个筒壁孔,所述筒壁孔上设置有引流嘴,所述上冷板和下冷板均包括通过螺栓连接的冷板上盖和冷板底座,所述加载系统为杠杆系统或应力传感器系统。本发明可实现水、热、力等因素的耦合作用,筒身采用分节设置,可按需要控制试样大小,结构精巧,设计合理,测试结果精确。 四、创见与创新 1、本发明结构精巧,设计合理,通过加载系统对试验土样施加不同刚度的应力约束,再通过上冷板、下冷板上的引流嘴连通外部低温冷浴装置实现对土样的温度控制,在需要时通过通气软管连接外部水源增加试验土样的湿度,实验过程中通过在橡胶塞中插入的不同的参数测试仪器可按需要测定盐胀过程中的温度、水分、孔隙水压力、盐分等参数的测定,同时由位移传感器测得试验土样的盐冻胀变形、盐冻胀力,从而实现水、热、力等因素的耦合作用,测试结果精确,科学严谨。2、本发明设置有可自由活动拆接的叠加筒,能按需要控制试样筒大小,传感器设置采用橡胶塞堵口与试样桶连接,连接牢固,操作方便,密封可靠,且橡胶塞为弹性,可防止土体变形推动传感器而导致的传感器变形破坏。3、本发明设置有活动放置在试样筒顶端内侧的上冷板和固定连接在试样筒下端外侧的下冷板,在上冷板和下冷板上设置有通气进水孔,能通过外部低温冷浴装置和输气装置对试验土样进行精确地温度、湿度和气压控制,使实验结果更准确可信。4、本发明设计了杠杆系统和应力传感器系统两种加载系统,杠杆系统通过杠杆和传接件、十字顶架的连接,来对整个试样筒施加应力条件;应力传感器系统通过应力传感器或者应力环的约束对试样筒施加反力条件,且可测定土体试样的膨胀力,并通过设置在支架固定板上的位移传感器得到土体试样的变形量,整体设计构思科学合理,易于操作,安装简便。5、本发明中设计有多种橡胶塞,可根据实际需求选择不同的橡胶塞,操作简便,使用效果好。 五、社会经济效益,存在的问题 本项目还未进行企业实际应用,暂未产生经济效益。 六、历年获奖情况 无。