冻胀试验用双层试样桶体及试验桶体

本实用新型涉及冻土研究技术领域，特别是涉及一种冻胀试验用双层试样桶体及试验桶体。

背景技术：

具有负温或零温并含有冰的土类和岩石称之为冻土。当土中水变成冰时，体积增大9％，称为土中水的冻胀，当土中水的体积膨胀足以引起土颗粒间的相对位移时就形成冻结时土的体积膨胀，称为土的冻胀。

土的冻胀研究主要集中在室内模型试验方面，在进行温度梯度环境下的多土层试验时，需要在试样桶体侧壁上插接多个温度传感器3，以测量不同土层的温度，然而，水平插接的温度传感器3会对土层的膨胀施加侧向限制，阻碍土层的膨胀，降低测量精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的测量精度差的问题，而提供一种冻胀试验用双层试样桶体。

本实用新型的另一个目的是提供一种可进行温度梯度冻胀试验的试验桶体。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种冻胀试验用双层试样桶体，包括用于盛装土样的内试样桶和滑动套接于内试样桶外的外试样桶，所述外试样桶的侧壁上形成供传感器插入的小孔，所述内试样桶的侧壁上形成供所述传感器穿入的条形孔，所述条形孔的长度大于所述小孔的孔径，所述条形孔与所述小孔一一对应设置。

所述传感器可为温度传感器或盐分传感器，条形孔为传感器提供了上下移动的空间，如此在冻胀过程中，土样带动温度传感器上移，外试样桶及传感器同时相对内试样桶上移，防止土样被双层试样桶体抱死，提高测试的精准度。

在上述技术方案中，所述内试样桶的侧壁上固定有加强筋。

在上述技术方案中，所述内试样桶和外试样桶均采用透明材质。

本实用新型的另一方面，一种可进行温度梯度冻胀试验的试验桶体，包括所述双层试样桶体，还包括可匹配插入所述内试样桶且与其内壁密封连接的上控温板以及固定于所述内试样桶下部且可将所述内试样桶底部密封的下冷板。

在上述技术方案中，所述上控温板的周向侧壁上设有密封圈。

在上述技术方案中，所述下冷板的顶部形成供所述内试样桶的底部插入的装配槽。

在上述技术方案中，所述上控温板和下冷板包括用于存放冷却液的空腔以及与所述空腔相连通的冷板循环液进管和冷板循环液出管。通过循环冷却液控制上控温板的温度。当上控温板上设置施力圆盘时，上控温板循环液进管和上控温板循环液出管穿出施力圆盘；

或者所述上控温板和下冷板均包括上下设置的上冷却板和下冷却板，所述下冷却板内设置螺旋形开槽，所述上冷却板盖合于所述下冷却板时，密封所述螺旋形开槽形成螺旋形冷却液通道，所述螺旋形冷却液通道两端分别与冷板循环液出液管和冷板循环液进液管相连通。

在上述技术方案中，所述双层试样桶体外侧设置保温套，保温套的底部固定于下冷板或固定于用于安置所述下冷板的下底板上，所述双层试样桶体的顶部设有可密封其开口的所述上顶板，所述上顶板通过第一拉杆固定于所述下底板或下冷板上。上顶板上还形成有供施力系统的部件穿过的开孔。

在上述技术方案中，所述试验桶体还包括无压注水系统，所述无压补水系统包括设置于所述内试样桶底部的补水板，所述补水板与下冷板围合形成补水腔体，所述补水腔体通过连通器结构供水。

在上述技术方案中，所述补水腔体上设有两个进水口，其中一进水口通过补水管连接马氏瓶，另一进水口连接连通软管以和所述马氏瓶构成连通器结构，所述补水计量装置包括置于所述马氏瓶下方的称重装置和装配于所述补水管上的压差计。

在上述技术方案中，所述补水板与设置于所述下冷板上的环形凸缘形成补水腔体，所述补水板包括底部透水架和固定于所述底部透水架顶部的孔板，其中所述底部透水架包括网格交叉排布的筋条，所述筋条上设有贯穿的通水孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.利用双层桶体的结构，有效避免了横向设置的传感器(温度传感器或盐分传感器等其他传感器)对土样膨胀过程施加侧向限制，阻碍土样膨胀(防止“抱死”)，提高冻胀试验测量精度。

2.以温度梯度为驱动力，配合连通器结构，可实现无压补水，模拟实际地下水的影响。

3.底部透水架和孔板构成的补水板，既具有一定的强度，又可保证均匀的给所述土样补水，防止土样内水量分布不均匀，影响试验结果，进一步提高了试验结果的可靠性。

附图说明

图1所示为本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2是实施例2和3的结构示意图。

图3是补水腔体的结构示意图。

图4是补水板的结构示意图。

图中：1-内试样桶，2-外试样桶，3-传感器，4-小孔，5-条形孔，6-上控温板，7-螺旋形开槽，8-上冷却板，9-下冷却板，10-冷板循环液出液管，11-冷板循环液进液管，12-马氏瓶，13-连通软管，14-压差计，15-环形凸缘，16-底部透水架，17-孔板，18-通水孔，19-保温套，20-下底板，21-上顶板，22-第一拉杆，23-密封圈，24-装配槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种冻胀试验用双层试样桶体，包括用于盛装土样的内试样桶1和滑动套接于内试样桶1外的外试样桶2，所述外试样桶2的侧壁上形成供传感器3插入的小孔4，所述内试样桶1的侧壁上形成供所述传感器3穿入的条形孔5，所述条形孔5的长度大于所述小孔4的孔径，所述条形孔5与所述小孔4一一对应设置。

所述传感器3可为温度传感器或盐分传感器，条形孔5为传感器3提供了上下移动的空间，如此在冻胀过程中，土样带动温度传感器3上移，外试样桶2及传感器3同时相对内试样桶1上移，防止土样被双层试样桶体抱死，提高测试的精准度。

为了防止土样在上覆荷载试验时，上覆荷过大造成内试样桶1开裂，所述内试样桶1的侧壁上固定有加强筋。

为了更支管的观察冻胀过程变化，所述内试样桶1和外试样桶2均采用透明材质。

实施例2

一种可进行温度梯度冻胀试验的双层试样桶体，包括如实施例所述内试样桶1和外试样桶2，还包括可匹配插入所述内试样桶1且与其内壁密封连接的上控温板6以及固定于所述内试样桶1下部且可将所述内试样桶1底部密封的下冷板。

下冷板、上控温板6开启时，土样内形成温度梯度，模拟多个土层试验。上控温板6可在施力系统的作用下给内试样桶1内的土样施加载荷。

为了保证上控温板6与内试样桶1内壁的密封性，所述上控温板6的周向侧壁上设有密封圈23。

为了保证内试样桶1与下冷板间的密封性，所述下冷板的顶部形成供所述内试样桶1的底部插入的装配槽24，便于对所述内试样桶1进行定位和密封。

所述上控温板6和下冷板均可以采用以下两种结构：

第一种，所述上控温板6和下冷板包括用于存放冷却液的空腔以及与所述空腔相连通的冷板循环液进管和冷板循环液出管。通过循环冷却液控制上控温板6的温度。当上控温板6上设置施力圆盘时，上控温板6循环液进管和上控温板6循环液出管穿出施力圆盘。

第二种：所述上控温板6和下冷板均包括上下设置的上冷却板8和下冷却板9，所述下冷却板9内设置螺旋形开槽7，所述上冷却板8盖合于所述下冷却板9时，密封所述螺旋形开槽7形成螺旋形冷却液通道，所述螺旋形冷却液通道两端分别与冷板循环液出液管10和冷板循环液进液管11相连通。所述上冷却板8和下冷却板9可通过螺钉紧固连接，螺旋形冷却液通道的设置方式，可优化冷却效果。

所述装配槽形成在下冷板的上冷却板8的顶部，便于加工成型。

为了维持双层试样桶体内温度的稳定性，所述双层试样桶体外侧设置保温套19，保温套19的底部固定于下冷板或固定于用于安置所述下冷板的下底板20上，所述双层试样桶体的顶部设有可密封其开口的所述上顶板21，所述上顶板21通过第一拉杆22固定于所述下底板11或下冷板上。上顶板21上还形成有供施力系统的部件穿过的开孔。

实施例3

在实施例2的基础上，所述双层试样桶体还包括无压注水系统，所述无压补水系统包括设置于所述内试样桶1底部的补水板，所述补水板与下冷板围合形成补水腔体，所述补水腔体通过连通器结构供水。与蠕动泵通过压力供水不同，本申请选用无压补水，以模拟实际的地层环境状况。上控温板6和下冷板开启后，土样形成温度梯度，在温度梯度的驱动力作用下，通过连通器结构进行无压补水。

更进一步的，所述补水腔体上设有两个进水口，其中一进水口通过补水管连接马氏瓶12，另一进水口连接连通软管13以和所述马氏瓶12构成连通器结构，所述补水计量装置包括置于所述马氏瓶12下方的称重装置和装配于所述补水管上的压差计14；

称重装置可采用电子天平，计量试验过程中的补水量，可相机拍摄或者人工观察马氏瓶12当中刻度的变化以计算补水量，所述补水管上设置压差计14测量补水速率，连通软管13软管的端口放置的高度和压差计14高度相当，如此形成一个连通器结构，实现无压补水。两个进水口上分别固定有一连接管，穿过下冷板上的穿孔延伸出来分别连接补水管和连通软管13，且所述补水管和连通软管13与所述穿孔之间密封连接)。

所述补水板与设置于所述下冷板上的环形凸缘15形成补水腔体，所述补水板包括底部透水架16和固定于所述底部透水架16顶部的孔板17，其中所述底部透水架16包括网格交叉排布的筋条，所述筋条上设有贯穿的通水孔18。所述环形凸缘15形成在下冷板的上冷却板8的顶部，便于加工成型。

经由补水管供给的水进入补水板内，经由通水孔18在底部透水架16内分布均匀，再通过孔板17上的小孔进入到土样内，保证均匀的给所述土样补水，防止土样内水量分布不均匀，影响试验结果，进一步提高了试验结果的可靠性。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。