一种水平冻胀装置的制作方法

本实用新型涉及一种冻胀装置，具体涉及一种水平冻胀装置。

背景技术：

在我国北方，部分工程为了避免北方冬季时土体的冻胀现象给工程带来不利影响，确保工程支护的稳定性与安全，因此需要对土体中所产生的水平冻胀力、水平冻胀量做出分析，寻找水平冻胀力、水平冻胀量与含水率，温度，土的种类，以及土体厚度等因素之间的关系，为工程的设计提供更全方位的理论依据。现有的冻胀模型存在无法自动补水，无法控制土体尺寸大小以及土块密实度等缺陷，导致实验无法全面进行。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有的冻胀模型存在无法自动补水，无法控制土体尺寸大小以及土块密实度等缺陷，导致实验无法全面进行的问题，进而提供一种水平冻胀装置。

本实用新型为解决上述问题采取的技术方案是：它包括制冷机构、数据收集机构、碎石槽组件、补水机构和试验框架，制冷机构包括制冷压缩机、制冷盘和制冷温度数据显示窗，试验框架包括试验架体、滑动挡板、渗水板和四个试验架板体，碎石槽组件包括碎石槽、第一内置挡板、第二内置挡板、多个梁托和多个碎石槽进水管，补水机构包括补水箱、多个补水箱进水管和多个补水箱溢水管，试验架体为长方形架体，制冷压缩机上设有制冷温度数据显示窗，制冷压缩机安装在制冷盘上，四个试验架板体沿圆周方向安装在试验架体上，渗水板安装在试验架体的底端，滑动挡板设置在渗水板上方的试验架体内，第一内置挡板和第二内置挡板分别竖直设置在碎石槽内，制冷盘盖装在试验架体的顶端，制冷压缩机的制冷管设置在制冷盘的下端面上，碎石槽靠近顶端的内侧壁设有多个梁托，试验架体设置在碎石槽内的多个梁托上，碎石槽通过多个碎石槽进水管与补水箱连通，且多个补水箱进水管靠近补水箱的底端与补水箱连通，多个补水箱溢水管靠近补水箱的顶端与补水箱连通。

本实用新型的有益效果是：

1、将制冷装置放置于模型试验当中，采用自动收集数据系统，使本实用新型使用更方便方便。并且本实用新型可以自动控制冻胀温度，并对冻胀的数据进行收集。

2、本实用新型满足向碎石槽7进行竖向补水、制冷以达到水平冻胀现象、土体的击实度以及土体尺寸的调整从而满足利用测量水平冻胀力。系统中的竖向补水装置，可以尽可能的模拟地下水的环境，再配合制冷系统，真正实现水分场，温度场，应力场的结合，使实验更具说服力。

3、本实用新型中碎石槽7上安装有多个梁托10保证渗水板6的平稳性。

附图说明

图1是本实用新型整体结构主视图，图2本实用新型制冷机构的结构示意图，图3是本实用新型碎石槽组件的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种水平冻胀装置，它包括制冷机构、数据收集机构4、碎石槽组件、补水机构和试验框架，制冷机构包括制冷压缩机1、制冷盘2和制冷温度数据显示窗3，试验框架包括试验架体12、滑动挡板13、渗水板6和四个试验架板体11，碎石槽组件包括碎石槽7、第一内置挡板8、第二内置挡板9、多个梁托10和多个碎石槽进水管17，补水机构包括补水箱18、多个补水箱进水管19和多个补水箱溢水管16，试验架体12为长方形架体，制冷压缩机1上设有制冷温度数据显示窗3，制冷压缩机1安装在制冷盘2上，四个试验架板体11沿圆周方向安装在试验架体12上，渗水板6安装在试验架体12的底端，滑动挡板13设置在渗水板6上方的试验架体12内，第一内置挡板8和第二内置挡板9分别竖直设置在碎石槽7内，通过第一内置挡板8和第二内置挡板9将碎石槽7分割为三个空间，制冷盘2盖装在试验架体12的顶端，制冷压缩机1的制冷管设置在制冷盘2的下端面上，碎石槽7靠近顶端的内侧壁设有多个梁托10，试验架体12设置在碎石槽7内的多个梁托10上，碎石槽7通过多个碎石槽进水管17与补水箱18连通，且多个补水箱进水管19靠近补水箱18的底端与补水箱18连通，多个补水箱溢水管16靠近补水箱18的顶端与补水箱18连通。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种水平冻胀装置，数据收集机构4包括数据收集器、多个热敏温度传感器5、多个力学传感器5-1和多个湿度传感器5-2，多个热敏温度传感器5、多个力学传感器5-1和多个湿度传感器5-2均安装在试验架板体11上，且每个热敏温度传感器5、每个力学传感器5-1和每个湿度传感器5-2均与数据收集器连接，其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种水平冻胀装置，试验框架还包括滑动挡板固定螺栓15，试验架体12上沿长度设置的试验架板体11靠近底端加工有条形孔14，滑动挡板固定螺栓15设置在条形孔14上，且滑动挡板固定螺栓15的螺纹端与滑动挡板13的侧面螺纹连接，其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种水平冻胀装置，渗水板6为长方形板，且渗水板6上加工有多个渗水孔，其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体计算过程做如下举例：

所用测力计与土体之间通过薄铁片接触，薄铁片的长宽为a和b，则薄铁片面积为ab。土体水平方向长度为l。各深度水平冻胀应力为δ₁、δ₂、δ_i……δ_n，应变为ε₁、ε₂、ε_i……ε_n。

试验中，不同深度测力计测得各深度的水平冻胀力为f₁、f₂、f_i、……f_n，不同深度的位移计测得土的冻胀量为Δx₁、Δx₂、Δx_i……Δx_n,则各深度的水平冻胀应力为水平应变为

工作原理

首先在碎石槽7中添加级配合适的碎石，然后通过调整滑动挡板13调整试验土体体积，确定好滑动挡板13位置之后将滑动挡板13通过滑动挡板固定螺栓15固定，将土工试验上部结构放置于碎石槽7之上，并通过梁托10与碎石槽7边缘承担上部重力，将试验土体逐渐加入到滑动挡板13与试验架体12围成的土工试验空间之中，在逐层添加试验土体过程中通过不同高度的预留孔放入热敏温度传感器5、力学传感器5-1和湿度传感器5-2，并且测量仪器输出口接入到数据收集机构4，试验土体以一定方式进行击实，试验土体填装完成之后将滑动挡板13取下，对试验土体侧面进行温度传感器5、力学传感器5-1的布置。通过补水箱进水管19对补水箱18进行补水，补给水通过碎石槽进水管17对碎石槽7进行补水，且通过补水箱溢水管16调整碎石槽内水位高度，确保碎石槽7内水位与渗水板6渗水空隙相接触。将制冷机构放置于试验架体12上，调整位置确保制冷机构与土体试验箱接触严密，接通制冷压缩机1与数据收集系统4电源，通过制冷温控数据显示窗3对制冷压缩机1进行制冷温度设定，制冷压缩机通过短时间预热之后开始工作，热敏电阻温度传感器5、力学传感器5-1、湿度传感器5-2开始收集数据，并将所收集到的数据传输至数据收集系统4，数据收集系统4对所获得的数据进行显示、绘制图像以及导出数据表格等功能，进而达到本实用新型的目的。