本发明涉及在室内进行的一种开放系统单向冻结过程所需的试验器材，尤其涉及用于实时监测土体冻融循环过程中水分补给的试验装置。
背景技术：
冻胀和融沉是寒区工程建设的两个最主要的病害，给寒区工程建设及其运营带来了极大的危害。水分迁移和冰分凝是导致冻胀和融沉变形最根本的原因，而水分补给量是反映水分迁移过程的重要参数。
在室内，一般利用开放系统单向冻融试验来模拟现场冻融过程。在开放系统单向冻融过程中，一般用马廖特瓶进行补水。为了获得土样不同时刻的补水量，一般通过人工读数的方法，记录马廖特瓶中液态水面的高度。人工读数的方法，费时耗力，精度不高。
因此，对于土样的开放系统单向冻融试验，要确保试验的成功及高效地完成，目前急需一种稳定、可靠、使用方便以及精度高的补水装置。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定、可靠、使用方便以及精度高的用于实时监测土体冻融循环过程中水分补给的试验装置。
为解决上述问题，本发明所述的用于实时监测土体冻融循环过程中水分补给的试验装置，包括由橡胶上盖、玻璃筒、橡胶下盖构成的马廖特瓶；所述玻璃筒的上端设有所述橡胶上盖，其下端设有所述橡胶下盖，其特征在于：所述橡胶上盖上设有贯穿孔ⅰ，该贯穿孔ⅰ内插有压力传感器；所述玻璃筒的下端充满液态水，该液态水上表面与所述橡胶下盖之间填充有气体；所述玻璃筒的下部设有进气口，该进气口处于所述液态水的中部；所述橡胶下盖上设有贯穿孔ⅱ，该贯穿孔ⅱ内插有补水管。
所述压力传感器的前嘴穿过所述橡胶上盖上的所述贯穿孔ⅰ与所述玻璃筒相接。
所述补水管穿过所述橡胶下盖上的所述贯穿孔ⅱ与所述玻璃筒相接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过马廖特瓶的特性可以保证土样水位恒定，稳定在土样某一固定位置，压力恒定，恒定在一个大气压力，从而保证土样是无压补水，即，土体中水分的流动完全是因为土体内土水势变化，如果土体中土水势不变化或土水压力不变化，马廖特瓶中的水量不会发生变化。
2、本发明可满足在室内试验中，为冻融过程中的土体补给水分，并同时实时监测土样冻融过程中土体水分迁移量的变化，具有使用方便，实时性和精度高的特点，从而为冻融过程中土体的水分迁移过程提供重要依据。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-压力传感器；2-橡胶上盖；3-气体；4-玻璃筒；5-进气口；6-液态水；7-橡胶下盖；8-补水管。
具体实施方式
如图1所示，用于实时监测土体冻融循环过程中水分补给的试验装置，包括由橡胶上盖2、玻璃筒4、橡胶下盖7构成的马廖特瓶。玻璃筒4的上端设有橡胶上盖2，其下端设有橡胶下盖7。
橡胶上盖2上设有贯穿孔ⅰ，该贯穿孔ⅰ内插有压力传感器1；玻璃筒4的下端充满液态水6，该液态水6上表面与橡胶下盖7之间填充有气体3；玻璃筒4的下部设有进气口5，该进气口5处于液态水6的中部；橡胶下盖7上设有贯穿孔ⅱ，该贯穿孔ⅱ内插有补水管8。
其中：压力传感器1的前嘴穿过橡胶上盖2上的贯穿孔ⅰ与玻璃筒4相接。
补水管8穿过橡胶下盖7上的贯穿孔ⅱ与玻璃筒4相接。
使用时，压力传感器1前嘴穿过橡胶上盖2与马廖特瓶连接，测定马廖特瓶上端气体的压力实时随时间变化，从而反映其下端水分含量的变化。
本发明的测试原理为：
根据马廖特瓶原理其进气孔处的孔隙水压力始终保持在环境大气压力值p0。由此，那么马廖特瓶上端气体的压强满足下式：
即：
其中，ρ是液态水的密度；g是试验所在地的重力加速度；h1是马廖特瓶进气口以上液态水的高度。只要实时测得上端气体的压强pa，即可以获得马廖特瓶中水柱的高度h1，从而可以获得实时补水量。