本发明涉及一种属于岩土工程试验仪器技术领域的试验装置，更确切地说，本发明涉及一种可控温土体冻胀试验装置。
背景技术：
冻土在冻胀作用下其性能特征变化一直是冻土研究的难点所在，其主要原因在于室内试验条件达不到实际要求，无法保证小误差地恒温控制，且无法实现小温度梯度改变冻结温度，从而造成试验的耗时长，试验结果误差较大，当设备在温度达到要求时，不能够准确的保证恒温效果，且试验箱外部环境变化对试验箱内温度影响较大。传统试验方法一般是首先在一般冻融循环箱内设置某一温度，然后将试件直接放入冻融循环箱内，进行冻结，但外部环境温度的变化对于冻融循环箱内温度影响较大，且冻融循环箱内采用气冷对试件进行冻结，导致试件受冻不均，且最后冻结温度与预想冻结温度误差较大。
土体的冻胀是一个非常复杂的过程，它伴随物理、物理化学、力学的现象和子过程，最主要的包括水分、热量的传输、水分相变和盐分的积聚过程。我国是世界上第三冻土大国，多年冻土面积2.15×106km2，季节冻土面积5.14×106km2。
冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，冻融过程中伴随着水分和盐分的积聚，进而造成季节性冻土产生冻胀和融沉现象，并对冻土区的修筑工程和道桥工程造成一定程度的破坏，冻胀问题严重困扰着严寒地区冻土地基上构筑物的使用情况，文献资料表明，冻胀破坏使冻土区公路寿命缩短50％，且大大增加了养护费用。
冻胀条件下土体物理特性的变化特征的研究是冻土工程、冻土农业、陆地水循环等领域的重要内容。其研究主要是通过室内模拟和室外定点监测两种途径得以实现，又由于室外监测费用较高，重复性差，因此国内对冻土物理性质的测定大多选用室内模拟的方式进行。
现有国内冻胀试验装置具有如下特征，首先是装置功能较单一，很多冻土试验装置只能测定一个或两个指标。其次是装置大多不能很好的模拟土体野外冻结过程，有的研究单位直接将土柱放入冰箱，土体从四周向中心冻结，与实际野外自上而下的降温过程不符。有的试验装置土柱过细，土柱直径还不到10cm，管壁有外向内影响土体冻结过程，也与野外实际存在很大差异。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的无法充分模拟土体野外冻胀问题，提供了一种可控温土体冻胀试验装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种可控温土体冻胀试验装置包括试验箱体、环境温度控制系统、土体温度监测系统、信息采集系统与计算机；
所述的试验箱体包括长方体形的主箱体与土体试样筒，主箱体的内部水平地设置有隔板；
所述的土体试样筒为圆柱形的壳体结构件，土体试样筒包括上顶板、下底板与筒体；土体试样筒通过下底板固定在试验箱体中部的隔板上；
环境温度控制系统中的2套结构相同的制冷/热装置采用上导管与下导管和设置在上顶板与下底板内部的上循环液管与下循环液管的两端连接，2套结构相同的制冷/热装置安装在隔板下方的试验箱体的箱底上；土体温度监测系统中的4个结构相同的插入式温度传感器插入到筒体内的土体样品中，4个结构相同的插入式温度传感器的信息终端通过电线与信息采集系统连接，信息采集系统与计算机通过usb连接。
技术方案中所述的上顶板由上顶板上半部分与上顶板下半部分组成，上顶板上半部分与上顶板下半部分均为一端敞开的圆筒形壳体结构件，上顶板上半部分的顶盖上设置有安装环境温度控制系统中的上导管的两个结构相同的上顶板通孔；
所述的上顶板的上顶板下半部分的内腔布置有上循环液管，上循环液管的首尾端与从上顶板通孔插入的上导管的下端相连接；
所述的上顶板上半部分扣装在上顶板下半部分上成上顶板，上顶板为圆柱形壳体结构件，上顶板采用不锈钢材质制成。
技术方案中所述的下底板由下底板上半部分与下底板下半部分组成，下底板上半部分与下底板下半部分均为一端敞开的圆筒形壳体结构件；
所述的下底板下半部分的内腔设置有下循环液管，下底板下半部分的底板上设置有2个安装下导管的结构相同的下导管通孔，下底板上半部分扣装在下底板下半部分上成下底板，下底板为圆柱形壳体结构件，下底板采用不锈钢材质制成。
技术方案中所述的筒体为圆筒式结构件，筒体的内径和上顶板与下底板的外径相等，壁厚为10mm～15mm，筒体的筒壁上沿竖直方向设置有4个筒体通孔，筒体通孔的直径为20～25mm，相邻2个筒体通孔的中心距离为80～90mm，用于盛装待测土体的筒体采用有机玻璃材质制成；下底板通过焊接方式固定在试验箱体中部的隔板上，筒体的底端套装在下底板上，上顶板盖在筒体的顶端；土体试样筒的高度为400～440mm。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置的环境温度控制系统可充分模拟自然环境冻胀条件，人为控制温度，循环液管布设在上顶板与下底板上，使试验土体受冷(热)均匀，与自然条件相符合，提高试验精确度；
2.本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置的信息采集系统根据4个温度传感器传来的数据，可监测土体中温度场变化，对于冻胀条件下土体研究具有重要意义。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置结构组成的示意图；
图2为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置中所采用的土体试样筒结构组成的轴测投影视图；
图3-1为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置中所采用的土体试样筒的上顶板上半部分结构组成的轴测投影视图；
图3-2为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置中所采用的土体试样筒的上顶板下半部分结构组成的轴测投影视图；
图4-1为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置中所采用的土体试样筒的下底板上半部分结构组成的轴测投影视图；
图4-2为本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置中所采用的土体试样筒的下底板下半部分结构组成的轴测投影视图；
图中：1.试验箱体，2.土体试样筒，3.上顶板，4.下底板，5.筒体，6.筒体通孔，7.上导管，8.下导管，9.上循环液管，10.下循环液管，11.插入式温度传感器，12.隔板，13.制冷/热装置，14.信息采集系统，15.计算机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的一种可控温土体冻胀试验装置包括试验箱体1、环境温度控制系统、土体温度监测系统、信息采集系统14与计算机15。
所述的试验箱体1包括主箱体与土体试样筒2，主箱体为长方体形的壳体结构件，试验箱体1的内部空间采用隔板12分为上下两个部分；
参阅图1与图2，所述的土体试样筒2为圆柱形的壳体结构件，土体试样筒2包括上顶板3，下底板4与筒体5。
参阅图3-1与图3-2，所述的上顶板3由上顶板上半部分与上顶板下半部分组成，上顶板上半部分与上顶板下半部分均为一端敞开的圆筒形壳体结构件，上顶板上半部分的顶盖上设置有安装上导管7的两个结构相同的上顶盖通孔。
所述的上顶板下半部分的内腔设置有上循环液管9，上循环液管9的首尾端与从上顶板上半部分的顶盖上的上顶盖通孔插入的上导管7的下端相连接。
所述的上顶板上半部分扣装在上顶板下半部分上成上顶板3，上顶板3为圆柱形壳体结构件，实施例中上顶板3的高度为40mm，外径为200mm；上顶板3在试验箱体1内可自由移动，上顶板3采用不锈钢材质制成，采用制冷/热装置13将冷/热液体通过上导管7输送到上循环液管9中实现控温。
参阅图4-1与图4-2，所述的下底板4由下底板上半部分与下底板下半部分组成，下底板上半部分与下底板下半部分均为一端敞开的圆筒形壳体结构件。
所述的下底板下半部分的内腔设置有下循环液管10，下循环液管10的首尾两端和下导管8连接，下底板下半部分的底板上设置有2个安装下导管8的下导管通孔，下底板上半部分扣装在下顶板下半部分上成下底板4，下底板4为圆柱形壳体结构件，实施例中下底板4的高度为40mm，外径为200mm；采用制冷/热装置13将冷/热液体通过下导管8输送到下循环液管10中实现控温；下底板4通过焊接方式固定在试验箱体1中部的隔板12上，下底板4采用不锈钢材质制成。
所述的筒体5为圆筒式结构件，筒体5内用于盛装待测土体，筒体5采用有机玻璃材质制成，筒体5的内径和上顶板3与下底板4的外径相等，壁厚为10mm～15mm，筒体5的筒壁上沿竖直方向设置有4个筒体通孔6，筒体通孔6的直径为20～25mm，相邻2个筒体通孔6的中心距离为80～90mm。
所述的土体试样筒2的高度为400～440mm。
所述的环境温度控制系统包括2套结构相同的制冷/热装置13、上导管7和下导管8；
所述的上导管7和下导管8分别与一套制冷/热装置13相连接；
所述的制冷/热装置13为市场制式风冷热泵机组，比如美的g型风冷热泵模块机组等；
2套结构相同的制冷/热装置13放置在试验箱体1的隔板12下方的试验箱体1的主箱体的箱底上，2套结构相同的制冷/热装置13分别采用上导管7、下导管8和土体试样筒2中的设置在上顶板3与下底板4内部的上循环液管9和下循环液管10连接。
所述的制冷/热装置13通过控制终端与信息采集系统14用usb接口连接；
所述的土体温度监测系统包括4个结构相同的插入式温度传感器11；
所述的插入式温度传感器11为市场通用式温度传感器，比如decagon5tm温度传感器等，插入式温度传感器11前端为不锈钢柱形体，中部为信息终端，信息终端通过电线与信息采集系统连接；
4个结构相同的插入式温度传感器11与信息采集系统14通过usb接口连接，插入式温度传感器11使用时通过筒体通孔6插入待测土体中，通过信息采集系统14收集数据。
所述的信息采集系统14与计算机15通过usb连接，信息采集系统14与计算机15放置在试验箱体1的右侧。
所述的信息采集系统14为一长方体形的结构件，其为市场通用式动态信号测试分析仪，比如拓普测控nuxi-1004/8动态信号测试分析仪等，内部含有集成信息收集处理单元，为市场上制式产品；
所述的一种可控温土体冻胀试验装置的工作原理：
在冻胀循环试验中，先将试验箱体1上部打开，将土体试样筒2的筒体5放置在土体试样筒2的下底板4上，将土体样品装入筒体5中，将插入式温度传感器11通过筒体通孔6插入土体样品中，然后将上顶板3盖在筒体5的顶端上，然后将试验箱体1上部关闭，启动信息采集系统14与计算机15，通过计算机15设定上顶板3与下底板4的温度，完成试验。
以上所述仅为结合本次制作过程进行说明，并不限制本结构，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，比如多个本实体的组合、变换所用材料等。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。