。本发明中由直径lcm的塑料软管、内径0. 8cm的铜管、循环制冷仪器、 保温棉组成的制冷系统。该循环制冷系统实现原理，制冷仪器制备设定温度下的工业酒精， 由塑料软管输送进入导热性良好的铜管道，再经由塑料软管流回制冷仪器，循环利用，组成 一个简单、实用的循环制冷系统。
[0045] 进一步的，所述套环3中设置有横梁4,横梁4上安装有第一、第二位移传感器 5- 1、5-2,第一、第二位移传感器5-1、5-2沿土样表面直径对称安装。横梁4上安装有千分 表7,千分表7安装于第一、第二位移传感器5-1、5_2之间。本发明中的测试数据米集系统， 在土体内部自上而下、自左向右，呈错开布置5个功能两用的水分温度传感器，土样内部自 上而下等差排布有第一、第二、第三、第四、第五水分温度传感器9-1、9-2、9-3、9-4、9-5且 相邻两个水分温度传感器间隔错开布置。顶部布设2个位移传感器，固定于横梁上，外加 一个千分表作为电子读数的参照，以细小的数据线连接数据采集器、主控计算机，实现升降 温、采集数据自动化。
[0046] 优选的，本发明钢底板12上开设有内外两道环槽，第一、第二半圆柱铁筒6-1、 6- 2、机玻璃筒2分别嵌于内外两道环槽，第一、第二半圆柱铁筒6-U6-2实现无缝对接，即 可组装成结实的主体框架。
[0047] 本发明还提供了一种标准击实下土体冻胀率、水分迀移及温度传递的测试方法， 包括以下步骤：
[0048] 1、将待测试的土样分层倒入可分离式铁筒，同时间隔埋置水分温度传感器；向钢 铁筒内放置透水石及滤纸，将规定级配、含水量的路基土分6层填入，每层以手动击实锤击 实358次。第1层击实完毕后，填入土体的同时按图1所示位置埋入水分温度传感器，依次 埋入剩余传感器。填土完毕，在顶部垫以直径27cm的有机玻璃垫块，固定位移传感器5-1、 5-2、千分表7,引出数据线，连接数据采集器13、14,主控计算机15,调试位移传感器，以千 分表读数作参照。
[0049] 2、击实得到土样后，根据实际工况需要，在顶部设置有无荷载，底部有无水源补 充，安装连接位移传感器，连接组成数据采集系统。
[0050] 3、试验开始，向水池中注水，水面浸没钢底板lcm。依次按20°C、15°C、10°C、5°C、 0 °C、-5 °C、-10 °C、-15 °C、-20 °C、-25 °C、-30°C顺序降温冻结，20°C~0°C之间每个降温梯度 间隔时间2小时，0°C~30°C之间每个降温梯度标准为：观察主控计算机15曲线变化图，待 各项数据稳定后执行下一步升降温。
[0051] 4、冻结过程结束，按照步骤3的降温顺序逆向升温，每个升温梯度标准为观察主 控计算机15曲线变化图，待各项数据稳定后执行。
[0052] 5、重复步骤3、4,完成2. 5次冻融循环过程，计算每次冻融循环第i个冻结温度下 的冻胀率：
[0053]
[0054]
[0055] 其中，ni-第i个冻结温度下的冻胀率；
[0056] h0(5i)nh0(52)一分别为第一位移传感器5-1和第二位移传感器5-2初始位移；
[0057] ht(5i)nht(52)一分别为第一位移传感器5-1和第二位移传感器5-2冻结位移；
[0058] 6、测试结束，保持冻结状态，快速卸去套环3,分离第一、第二半圆柱铁筒6-1、 6-2,取出完整非扰动的土样，观察表面及剖开后的冻结纹理，总结水分迀移、温度传递规 律，对比每个冻融循环下同一冻结温度下冻胀率变化规律。
[0059] 所述可分离式铁筒中填充最大粒60mm的土体击实，标准击实锤4. 5kg，落距45cm， 单位体积击实功能控制在2677. 2~2687.OkJ/m3范围内，并分6层击实，每层击实次数为 358次
[0060] 本发明对于某些地区具有膨胀性土的土体，可向水池注水，水面浸过钢铁筒顶部， 浸泡4个昼夜之后，抽去部分水，水面降至原水位，再进行冻胀试验，所得数据更接近工程 实际。
【主权项】
1. 一种标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，包括测试系统、数据采集 系统，W及制冷系统； 测试系统包括开设有若干孔的钢底板（12)，钢底板（12)上设置有可分离式铁筒，可分 离式铁筒外围设置有机玻璃筒（2)，可分离式铁筒中放置标准击实的±样；可分离式铁筒 的顶端套设有套环（3)，且套环（3)的顶端与有机玻璃筒（2)卡合，钢底板（12)、有机玻璃 筒（2)W及套环（3)通过紧固装置锁紧； 数据采集系统包括设置于±样中的若干水分溫度传感器，水分溫度传感器上连接有水 分溫度数据采集器（14)，±样上方架设有横梁（4)，横梁（4)上安装有第一、第二位移传感 器巧-1、5-2)，第一、第二位移传感器巧-1、5-2)上连接有位移数据采集器（13)，水分溫度 数据采集器（14)和位移数据采集器（13)连接于主控计算机（15)上； 制冷系统包括盘绕于有机玻璃筒（2)内壁上的铜管（10)，铜管（10)的入口与出口分别 通过第一、第二塑料软管（8-U8-2)与循环制冷仪器（16)相连接。2. 根据权利要求1所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 紧固装置包括安装于有机玻璃筒（2)两端的第一螺旋杆（1-1)和第二螺旋杆（1-2)，第一 螺旋杆（1-1)和第二螺旋杆（1-2)结构相同，其中，第一螺旋杆（1-1)的一端安装于钢底板 (12)上，另一端与套环连接于套环（3)边缘，通过螺母将套环（3)和钢底板（12)锁紧。3. 根据权利要求1所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 横梁（4)上安装有千分表（7)，千分表（7)安装于第一、第二位移传感器巧-U5-2)之间。4. 根据权利要求1所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 可分离式铁筒由第一半圆柱铁筒化-1)与第二半圆柱铁筒化-2)无缝对接而成。5. 根据权利要求4所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 钢底板上开设有内外两道环槽，第一、第二半圆柱铁筒化-1、6-扣、机玻璃筒似分别 嵌于两道环槽，第一、第二半圆柱铁筒化-U6-2)实现无缝对接。6. 根据权利要求1所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 上样中设置有五个水分溫度传感器，上样内部自上而下等差排布有第一、第二、第=、第四、 第五水分溫度传感器巧-1、9-2、9-3、9-4、9-5)且相邻两个水分溫度传感器间隔错开布置。7. 根据权利要求1所述的标准击实功下±体冻胀参数的测试装置，其特征在于，所述 有机玻璃筒（2)外设置有保溫棉（11)。8. -种基于权利要求1标准击实功下±体冻胀参数的测试装置的测试方法，其特征在 于，包括W下步骤： 1) 、将待测试的±样分层倒入可分离式铁筒，同时间隔埋置水分溫度传感器； 2) 、击实得到±样后，根据实际工况需要，在顶部设置有无荷载，底部有无水源补充，安 装连接位移传感器，连接组成数据采集系统； 3) 、依次按 20°C、15°C、10°C、5°C、0°C、-5°C、-10°C、-15°C、-20°C、-25°C、-30°C顺序降 溫冻结，20°C~0°C之间每个降溫梯度间隔时间2小时，(TC~30°C之间每个降溫梯度标准 为，获取主控计算机（15)曲线图； 4) 、冻结过程结束，按照步骤3)的降溫顺序逆向升溫，获取主控计算机（15)曲线图； 5) 、重复步骤3)、4) 3次，完成3次冻融循环过程，计算每次冻融循环第i个冻结溫度下 的冻胀率：其中，n1-第i个冻结溫度下的冻胀率； heeU、h。^ 分别为第一位移传感器5-1和第二位移传感器5-2初始位移； ht{5 1)'ht(5 2)一分别为第一位移传感器5-1和第二位移传感器5-2冻结位移； 6)、试验结束，保持冻结状态，快速卸去套环（3)，分开第一、第二半圆柱铁筒化-1、 6-2)，取出完整非扰动的±样，观察表面及剖开后的冻结纹理，总结水分迁移、溫度传递规 律，对比每个冻融循环下同一冻结溫度下冻胀率变化规律。9.根据权利要求8所述的标准击实下±体冻胀率、水分迁移及溫度传递的测试方法， 其特征在于，所述可分离式铁筒中填充最大粒60mm的±体击实，标准击实键4.化g，落距 45cm，单位体积击实功能控制在2677. 2~2687.OkJ/m3范围内，并分6层击实，每层击实次 数为358次。
【专利摘要】本发明公开了一种标准击实功下土体冻胀参数的测试装置及其测试方法，包括钢底板，钢底板上设置可分离式铁筒，土样置于其中，其外围设置有机玻璃筒；可分离式铁筒、钢底板、有机玻璃筒以及套环通过紧固装置锁紧；土样中设置水分温度传感器，外连接有水分温度数据采集器，土样上方安装位移传感器，外连接有位移数据采集器，两数据采集器连接于主控计算机上；有机玻璃筒内壁上盘绕有铜管，通过塑料软管与循环制冷仪器相连接。该发明能够对土样在标准击实、各种工况下土体冻胀率、水分迁移及温度传递进行测试，并能快速取出冻结的土样，观察土样表面及剖开后内部的冻结纹理，得到冻胀率变化规律、水分迁移及温度传递规律。
【IPC分类】G01N33/24, G01N25/14
【公开号】CN105372284
【申请号】CN201510884610
【发明人】魏进, 官少龙, 陈磊, 来庆专, 蒋汉能
【申请人】长安大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月4日