一种测试冻土冻融试验的装置论文和设计-王芳

全文摘要

本实用新型公开了一种测试冻土冻融试验的装置，包括试样槽和驱动电机，所述试样槽包括立方体试样槽外壁、试样槽前后侧内壁、试样槽中央可拆卸内壁、试样槽左右侧内壁和试样槽底座，所述试样槽底座底部安装有电动升降支撑架，所述立方体试样槽外壁中设置有电动升降支撑架导线通孔和电动升降支撑架开关，所述电动升降支撑架顶部固定连接有可移动滑板，本实用新型涉及土工测试测量技术领域。该测试冻土冻融试验的装置，不仅解决了传统测量在土体开钻孔洞破坏了土体本身容易造成测量误差的问题，而且可以根据试样尺寸来调节试验槽内部体积，也能在冻土冻融试验中同时做两组或者多组对比试验，提高了试验精准度的同时也提高了试验效率。

主设计要求

1.一种测试冻土冻融试验的装置，包括试样槽和驱动电机(11)，其特征在于：所述试样槽包括立方体试样槽外壁(1)、试样槽前后侧内壁(8)、试样槽中央可拆卸内壁(18)、试样槽左右侧内壁(7)和试样槽底座(2)，所述试样槽底座(2)底部安装有电动升降支撑架(3)，所述立方体试样槽外壁(1)中设置有电动升降支撑架导线通孔(4)和电动升降支撑架开关(5)，所述电动升降支撑架(3)顶部固定连接有可移动滑板(6)，所述试样槽前后侧内壁(8)、试样槽中央可拆卸内壁(18)和试样槽左右侧内壁(7)位于可移动滑板(6)上方，所述可移动滑板(6)上放置有多年冻土试样(13)和季节冻土试样(12)，所述季节冻土试样(12)位于多年冻土试样(13)上方，所述试样槽前后侧内壁(8)中部设置有中央可拆卸内壁通道(19)，所述试样槽中央可拆卸内壁(18)通过中央可拆卸内壁通道(19)贯通试样槽前后侧内壁(8)并延伸至外侧，所述试样槽中央可拆卸内壁(18)、试样槽前后侧内壁(8)和试样槽左右侧内壁(7)内部设置有土壤温度水分盐分传感器(16)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种测试冻土冻融试验的装置，其特征在于：所述驱动电机(11)位于试样槽内部，所述驱动电机(11)输出轴安装有电动伸缩杆(10)，所述电动伸缩杆(10)远离驱动电机(11)的一端分别与试样槽前后侧内壁(8)和试样槽左右侧内壁(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种测试冻土冻融试验的装置，其特征在于：所述中央可拆卸内壁通道(19)两侧设置有左右侧内壁通道(9)，且左右侧内壁通道(9)均匀分布，所述中央可拆卸内壁通道(19)与左右侧内壁通道(9)内侧均设置有与之尺寸相匹配的填充块，所述填充块设置为可拆卸。

4.根据权利要求1所述的一种测试冻土冻融试验的装置，其特征在于：所述试样槽中央可拆卸内壁(18)、试样槽前后侧内壁(8)和试样槽左右侧内壁(7)内部开设有传感器固定卡槽(15)，所述传感器固定卡槽(15)均匀设置，所述传感器固定卡槽(15)内侧与土壤温度水分盐分传感器(16)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种测试冻土冻融试验的装置，其特征在于：所述多年冻土试样(13)的底部以及四周的位置均放置有半导体制冷片(14)。

6.根据权利要求1所述的一种测试冻土冻融试验的装置，其特征在于：所述试样槽的顶端安装有红外测距传感器(17)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及土工测试测量技术领域，具体为一种测试冻土冻融试验的装置。

背景技术

据统计，全球陆地面积70％存在冻土，其中14％为永久冻土，56％为季节冻土；我国是世界上第三冻土大国，其中多年冻土分布面积为2.068×10^{6<\/sup>km^{2<\/sup>，占我国国土面积的21.5％，季节性冻土分布面积很广，为5.137×10^{6<\/sup>km^{2<\/sup>，占我国国土面积的53.5％，两者合计约占全国总面积的3\/4左右，冻土路基病害主要是气温变化致使路基土反复冻融而引起的，而土壤的冻融是一个非常复杂的过程，它伴随物理、化学及力学现象和子过程，最主要包括温度变化、水分迁移、盐分积聚等。}}}}

传统冻土冻融试验测试方法采用在土体中开钻孔洞从而将传感装置放置于土体中进行测量，不仅监测时间长，而且土体的温度水分盐分也会随着孔洞流失，从而造成一定程度的误差，并且测试仪器用试样尺寸确定不可调节，因此，有必要设计一种新型的测试冻土冻融试验的装置。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种测试冻土冻融试验的装置，解决了传统测量测试土体的温度水分盐分随着孔洞流失容易造成测量误差、试样尺寸不可调节的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种测试冻土冻融试验的装置，包括试样槽和驱动电机，所述试样槽包括立方体试样槽外壁、试样槽前后侧内壁、试样槽中央可拆卸内壁、试样槽左右侧内壁和试样槽底座，所述试样槽底座底部安装有电动升降支撑架，所述立方体试样槽外壁中设置有电动升降支撑架导线通孔和电动升降支撑架开关，所述电动升降支撑架顶部固定连接有可移动滑板，所述试样槽前后侧内壁、试样槽中央可拆卸内壁和试样槽左右侧内壁位于可移动滑板上方，所述可移动滑板上放置有多年冻土试样和季节冻土试样，所述季节冻土试样位于多年冻土试样上方，所述试样槽前后侧内壁中部设置有中央可拆卸内壁通道，所述试样槽中央可拆卸内壁通过中央可拆卸内壁通道贯通试样槽前后侧内壁并延伸至外侧，所述试样槽中央可拆卸内壁、试样槽前后侧内壁和试样槽左右侧内壁内部设置有土壤温度水分盐分传感器。

优选的，所述驱动电机位于试样槽内部，所述驱动电机输出轴安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离驱动电机的一端分别与试样槽前后侧内壁和试样槽左右侧内壁连接。

优选的，所述中央可拆卸内壁通道两侧设置有左右侧内壁通道，且左右侧内壁通道均匀分布，所述中央可拆卸内壁通道与左右侧内壁通道内侧均设置有与之尺寸相匹配的填充块，所述填充块设置为可拆卸。

优选的，所述试样槽中央可拆卸内壁、试样槽前后侧内壁和试样槽左右侧内壁内部开设有传感器固定卡槽，所述传感器固定卡槽均匀设置，所述传感器固定卡槽内侧与土壤温度水分盐分传感器固定连接。

优选的，所述多年冻土试样的底部以及四周的位置均放置有半导体制冷片。

优选的，所述试样槽的顶端安装有红外测距传感器。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种测试冻土冻融试验的装置。具备以下有益效果：

(1)、本实用新型可以根据试验要求试样的尺寸调节试样槽的高度及试样槽内部体积，能适用于各种尺寸的试样，避免出现因试样槽准备不足而造成试验进展不顺的情况，提高试验效率，节省试验槽用量。

(2)、本实用新型可以通过调节试样槽内壁将内部划分两组或多组试样空间，可以同时进行两组或多组对比试验，提高了试验数据的精度和试验效率。

(3)、本实用新型使用将非插入式土壤温度水分盐分传感器安置于试样槽内壁中，传感器随内壁移动，测量土样表面温湿盐传导，不仅在安放时避免了传统测量需在试验开孔洞，还避免了因孔洞开挖温度水分盐分流失而产生误差，提高了试验数据的精准度。

附图说明

图1为本实用新型试样槽的结构示意图；

图2为本实用新型试样槽内壁摆放示意图；

图3为本实用新型试样槽左右侧内壁及中央可拆卸内壁插入前后侧内壁示意图；

图4为本实用新型试样槽内壁调节后俯视图；

图5为本实用新型试样槽前后侧内壁中通道示意图；

图6为本实用新型试样槽前后侧内壁结构示意图；

图7为本实用新型试样槽左右侧内壁结构示意图。

图中：1立方体试样槽外壁、2试样槽底座、3电动升降支撑架、4电动升降支撑架导线通孔、5电动升降支撑架开关、6可移动滑板、7试样槽左右侧内壁、8试样槽前后侧内壁、9左右内壁通道、10电动伸缩杆、11驱动电机、12季节冻土试样、13多年冻土试样、14半导体制冷片、15传感器固定卡槽、16土壤温度水分盐分传感器、17红外测距传感器、18试样槽中央可拆卸内壁、19中央可拆卸内壁通道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种测试冻土冻融试验的装置，包括试样槽和驱动电机11，试样槽包括立方体试样槽外壁1、试样槽前后侧内壁8、试样槽中央可拆卸内壁18、试样槽左右侧内壁7和试样槽底座2，试样槽底座2底部安装有电动升降支撑架3，立方体试样槽外壁1中设置有电动升降支撑架导线通孔4和电动升降支撑架开关5，电动升降支撑架3顶部固定连接有可移动滑板6，试样槽前后侧内壁8、试样槽中央可拆卸内壁18和试样槽左右侧内壁7位于可移动滑板6上方，可移动滑板6上放置有多年冻土试样13和季节冻土试样12，季节冻土试样12位于多年冻土试样13上方，试样槽前后侧内壁8中部设置有中央可拆卸内壁通道19，所述试样槽中央可拆卸内壁18通过中央可拆卸内壁通道19贯通试样槽前后侧内壁8并延伸至外侧，试样槽中央可拆卸内壁18、试样槽前后侧内壁8和试样槽左右侧内壁7内部设置有土壤温度水分盐分传感器16。

驱动电机11位于试样槽内部，驱动电机11输出轴安装有电动伸缩杆10，电动伸缩杆10远离驱动电机11的一端分别与试样槽前后侧内壁8和试样槽左右侧内壁7连接。

中央可拆卸内壁通道19两侧设置有左右侧内壁通道9，且左右侧内壁通道9均匀分布，中央可拆卸内壁通道19与左右侧内壁通道9内侧均设置有与之尺寸相匹配的填充块，填充块设置为可拆卸。

试样槽中央可拆卸内壁18、试样槽前后侧内壁8和试样槽左右侧内壁7内部开设有传感器固定卡槽15，传感器固定卡槽15均匀设置，传感器固定卡槽15内侧与土壤温度水分盐分传感器16固定连接。

多年冻土试样13的底部以及四周的位置均放置有半导体制冷片14。

试样槽的顶端安装有红外测距传感器17。

一种测试冻土冻融试验的装置的使用步骤如下：

(1)调节可移动滑板的高度：根据土样高度确定可移动滑板6的调节高度，驱动电动升降支撑架3调整可移动滑板6的高度，其移动距离由红外测距传感器17测量确定；设置可移动滑板6的目的是通过电动升降支撑架3调整可移动滑板6的高度，适用于测试不同高度的试样；调整可移动滑板6结束后，安装试样槽中央可拆卸内壁18，再驱动电机11带动试样槽左右侧内壁7和试样槽前后侧内壁8在可移动滑板6上移动，围成不同的体积大小，适用于不同尺寸的试样，保证试验精度。

(2)安装试样槽中央可拆卸内壁：试验槽中央可拆卸内壁18安装在可移动滑板6最中央，与试样槽左右侧内壁7平行，而且试验槽中央可拆卸内壁18左右两面都均匀安装了土壤温度水分盐分传感器16，用于测量试样表面温度、水分、盐分；试验槽中央可拆卸内壁18的作用是将试样槽左右侧内壁7与试样槽前后侧内壁8围成的体积分块，一个试验槽中央可拆卸内壁18将体积可以分成两部分，可用于两个土样同时作对比试验，若增加试验槽中央可拆卸内壁18数量可以将体积分成多部分。

(3)调节试样槽左右侧内壁：驱动电机11带动电动伸缩杆10伸缩完成试样槽左右侧内壁7的移动，其位置由试样尺寸确定，具体移动距离由红外测距传感器17测量确定，试样槽左右侧内壁7均匀安装有土壤温度水分盐分传感器16，用于测量试样表面温度、水分、盐分。

(4)调节试样槽前后侧内壁：试样槽前后侧内壁8上有多组左右内壁通道9和中央可拆卸内壁通道19，中央可拆卸内壁通道19位于试样槽前后侧内壁8的正中央，左右内壁通道9均匀分布于中央可拆卸内壁通道19两侧，所有通道均含有相应尺寸的填充块与之一一对应，填充块可以随时取出或安放。根据试样槽左右侧内壁7与试样槽中央可拆卸内壁18的固定位置取出试样槽前后侧内壁8相应位置通道的填充物。

驱动电机11带动电动伸缩杆10伸缩使试样槽前后侧内壁8移动，完成五块内壁板合拢形成试样格子，试样槽前后侧内壁8移动的位置由试样尺寸确定，其具体移动距离由红外测距传感器17测量确定，试样槽前后侧内壁8均匀安装有土壤温度水分盐分传感器16，用于测量试样表面温度、水分、盐分。

(5)制样：将取自现场的冻土试样放置于试样格子中，先装多年冻土试样13，多年冻土试样13底部有半导体制冷片14，调节半导体制冷片14至最低温冷冻12h以上，再装放季节冻土试样12，最后将试样槽放入环境模拟箱中模拟冻土自然环境变化。

(6)试验结果测量：土壤温度水分盐分传感器16固定于试样槽前后侧内壁8、试样槽中央可拆卸内壁18和试样槽左右侧内壁7的传感器固定卡槽15中，可以测量冻土冻融过程中土样表面温度变化、水分迁移、盐分积聚情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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