的进气口 1(11-1)接通，气体加热装置的出气口 1(12-1)通过导气管与三通II的B气口连通；所述开关控制阀门II的出气口通过导气管与气体冷凝装置的进气口 11(11-2)接通，气体冷凝装置的出气口 11(12-2)导气管与三通II的C气口连通；通过导气管将所述三通II的A气口与开关控制阀门III的进气口连通，开关控制阀门III的出气口与所述⑶S三轴试验仪的进气口连通； 所述气体加热装置包括断路器(1)、温控器I (2-1)、温控探头I (3-1)、阀门I (4-1)、气压表I (5-1)、进气保温通道I (6-1)、出气保温通道I (7-1)、隔热层I (8-1)、加热管(9)、耐高低温有机玻璃外壁1(10-1)、进气口 1(11-1)、出气口 1(12-1)、铁丝网1(18-1)和进气疏气装置 1(20-1); 由所述耐高低温有机玻璃外壁1(10-1)构造的加热容器，加热容器还包括隔热层1(8-1)、加热管(9)以及铁丝网1(18-1); 所述气体加热装置的进气口 1(11-1)与进气保温通道I (6-1)的一端连通，进气保温通道1(6-1)的另外一端与进气疏气装置1(20-1)的进气口连通；进气疏气装置1(20-1)的出气口与所述加热容器的进气端连通，所述加热容器的出气端通过导气管与阀门1(4-1)的进气口连通；所述阀门1(4-1)的出气口通过导气管与气压表1(5-1)的进气口连通，气压表1(5-1)的出气口通过导气管与出气保温通道1(7-1)的进气口连通；所述出气保温通道1(7-1)的出气口与所述气体加热装置的出气口 1(12-1)连通； 所述气体冷凝装置包括温控器II (2-2)、温控探头II (3-2)、阀门II (4-2)、气压表II (5-2)、进气保温通道II (6-2)、出气保温通道II (7_2)、隔热层II (8-2)、耐高低温有机玻璃外壁II (10-2)、进气口 II (11-2)、出气口 II (12-2)、冷凝管(13)、压缩机(14)、毛细管I(15-1)、毛细管II (15-2)、蒸发器(16)、干燥过滤器(17)、铁丝网II (18-2)、和进气疏气装置 11(20-2)； 由所述耐高低温有机玻璃外壁II (10-2)构造的冷凝容器，冷凝容器还包括隔热层II(8-2)、冷凝管(13)以及铁丝网11(18-2); 所述的气体冷凝装置中冷凝管(13)与干燥过滤器(17)连通，干燥过滤器(17)与蒸发器(16)连通，毛细管1(15-1)安装在连接蒸发器(16)和干燥过滤器(17)的管道内壁，蒸发器(16)与压缩机(14)连通，毛细管11(15-2)安装在连接蒸发器(16)和压缩机(14)的管道内壁，压缩机(14)与冷凝器(13)连通形成一个循环； 所述气体冷凝装置的进气口 11(11-2)与进气保温通道IU6-2)的一端连通，进气保温通道IU6-2)的另外一端与进气疏气装置11(20-2)的进气口连通；进气疏气装置11(20-2)的出气口与所述冷凝容器的进气端连通，所述冷凝容器的出气端通过导气管与阀门11(4-2)的进气口连通；所述阀门11(4-2)的出气口通过导气管与气压表11(5-2)的进气口连通，气压表II (5-2)的出气口通过导气管与出气保温通道II (7-2)的进气口连通；所述出气保温通道11(7-2)的出气口与所述气体冷凝装置的出气口 11(12-2)连通； 所述气体加热装置的出气口 1(12-1)与三通II的B气口连通，所述气体冷凝装置的出气口 11(12-2)与三通II的C气口连通，三通II的A气口与开关控制阀门III的进气口连通；所述开关控制阀门III的出气口与⑶S三轴测试仪的进气口连通。2.根据权利要求1所述的一种三轴试验条件下的土体冻融循环试验装置，其特征在于，所述气体加热装置中的加热管(9)与温控器I (2-1)串联，温控探头I (3-1)插入到加热管(9)的出气口位置，温控探头1(3-1)的数据输出端通过导线与温控器I (2-1)数据端连接，断路器(I)串联在温控器1(2-1)与220V电源线路中间； 所述的进气疏气装置1(20-1)主要部分为气体分流孔I (19-1)，所述气体分流孔1(19-1)的进气口与进气保温通道1(6-1)的出气口连通，所述气体分流孔1(19-1)为稳流孔筛；所述进气疏气装置II (20-2)主要部分为气体分流孔II (19-2)，气体分流孔II (19-2)的进气口与进气保温通道IU6-2)的出气口连通，所述气体分流孔11(19-2)为稳流孔筛。3.基于权利要求1所述的一种三轴试验条件下的土体冻融循环试验装置的试验方法，其特征在于:包括以下步骤； 1)开启高精度压力控制阀门和开关控制阀门I，关闭开关控制阀门II，气体加热装置通电工作，加热管(9)对铁丝网1(18-1)进行加热，铁丝网1(18-1)和气体充分接触并加热气体；温控探头I (3-1)和温控器I (2-1)对加热的气体进行实时监控和调节加热温度； 2)气体加热达到所需要的温度后，打开阀门1(4-1)和开关控制阀门III，气体导入三轴试验仪，对试样进行加热，进行后续力学实验数据测量； 3)完成加热实验后，关闭开关控制阀门1、阀门1(4-1)和开关控制阀门III，开启开关控制阀门II，气体冷凝装置通电工作，冷凝管(13)对铁丝网11(18-2)进行冷凝，铁丝网11(18-2)和气体充分接触并冷凝气体，冷凝管(13)吸收外部铁丝网11(18-2)和气体的热量，使得冷凝管(13)中的过热蒸汽冷凝为高温中压的液体，高温中压的制冷剂液体经干燥过滤器(17)过滤后进入毛细管11(15-2);经毛细管11(15-2)节流降压后由高温中压变为低温低压，低温低压的制冷剂液体在蒸发器(16)中大量吸收外界热量而汽化为饱和蒸汽，实现制冷，然后在毛细管1(15-1)中变为低压蒸汽，低压蒸汽经压缩机(14)压缩为高温高压的过热蒸汽，并经压缩机(14)的排气管进入冷凝管(13)，进而维持循环；温控探头11(3-2)和温控器11(2-2)对冷凝的气体进行实时监控和调节冷凝温度； 4)气体冷凝到所需的温度后，打开阀门11(4-2)和开关控制阀门III，气体导入三轴试验仪，对试样进行冷凝，进行后续力学实验数据测量； 所述气体加热时间和气体冷凝时间相同，加热装置和冷凝装置都是均匀梯度的调节温度。
【专利摘要】本发明公开了一种三轴试验条件下的土体冻融循环试验装置及试验方法，装置包括稳定压力氮气源、高精度压力控制阀门、三通I、开关控制阀门I、开关控制阀门II、气体加热装置、气体冷凝装置、三通II、开关控制阀门III和GDS三轴试验仪。稳定压力的氮气源通过高精度压力控制阀门、开关控制阀门I和开关控制阀门II给气体加热-冷凝装置恒压供气，气体加热-冷凝装置通过梯度加热-冷凝的方式控制位于装置内部的气体，被加热-冷凝具有稳定压力的惰性气体通过开关控制阀门III传输至GDS三轴试验仪。可模拟围压、轴压条件下的冻融循环过程，测试每一级冻融循环过程中的冻胀和融沉，可测定冻融循环之后试样的强度变形特性，分析冻融循环对土体工程性质的影响。
【IPC分类】G01N3/18
【公开号】CN105300808
【申请号】CN201510755396
【发明人】邱珍锋, 王俊杰, 冯登
【申请人】重庆交通大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月9日