一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可控负温的直接测量冻结土体抗拉强度的试验方法，尤其是可应用测量于不同负温条件下土体抗拉强度参数的测试。
【背景技术】
[0002]在冻土地区的地表冻结过程中，常常在地面会出现由各种因素诱发的大规模张拉裂缝，其形成原因和机理尚不明确。在土工线性构筑物上，如路基，也经常会出现纵向大规模的裂缝，影响道路的服役寿命和安全状态。同时在斜坡体上方，也会频现张拉裂缝，对坡体的安全状态影响较大。另一方面由于土体可被认为是典型的多孔连续介质，并且由于其粒组特征的分散性和地域性，因此在传统土力学理论中认为土体并不具备抗拉的能力。但一旦考虑冻结情况下，土体的各项力学指标将会发生较大的变化，尤其是冻结土体的抗拉强度指标，因此冻土地区土体的抗拉强度问题仍需要深入研究。
[0003]由于室内试验具有较好的可重复性和代表性，因此考虑冻结条件时，需对试验设备和方法有以下要求:1.力学试验过程代表性强，可重复性操作；2.控温系统可高精度稳定控制土样温度状态；3.使土样保持在纯拉状态，减少压剪破坏的可能；4.实验数据可实时采集并分析。
[0004]总的来说，需要利用现有的可靠的土工常规设备，使得其可搭载特制土样，进行特殊的试样过程设计和结果分析，以此来对冻土地区张拉裂缝产生、张拉失效等工程问题的防治提供技术支持。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种可靠的直接测量冻结土体抗拉强度的试验方法。利用此方法，可便捷高效的进行测量土体抗拉强度，一方面规避由于传统测量过程中张拉端与土样之间的人工胶结所带来的误差，另一方面规避了夹具与土样之间的摩擦影响，使得结果更加切合实际。同时，为预防与防治土体由于张拉破坏引起的工程问题提供技术支持。
[0006]本实用新型的目的通过以下措施来实现:
[0007]—种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，包括一个设在底座上具有内外两个仓室的实验装置，内仓室中充满有制冷液，并设有填充沙漏状试样的试验夹具，试验夹具的顶部和底部分别连通体变测量系统和孔隙水压力测量系统；外仓室中充满有制冷气体，在外仓室的外周包覆有保温材料层，外仓室的顶部设有与试验夹具相连的轴向应力应变测量系统，外仓室的顶部设有气冷仓制冷入风口，以及贯穿内外两个仓室顶部的围压仓冷液入液口，在外仓室的侧壁设有气冷仓制冷出风口 ；内仓室的内外分别设有温度传感器。
[0008]进一步地，所述内仓室为有机玻璃内仓，设在有机玻璃内仓内仓中的试验体顶部通过轴向传力杆连接轴向应力应变测量系统。
[0009]进一步地，与所述体变测量系统相连的实验夹具通过自顶部插入其内腔的排水管连接。
[0010]进一步地，分别与体变测量系统和孔隙水压力测量系统连通的试验夹具通过底座上所设的通道连通。
[0011]进一步地，所述试验夹具包括一中部缩进圆柱状的橡皮膜，橡皮膜的顶部和底部通过透水石封接，橡皮膜的腔体内填充有沙漏状试样。
[0012]进一步地，有机玻璃内仓底座上还进一步设有与围压控制系统相连通的通道。
[0013]进一步地，所述围压仓冷液的入液口自两个仓室外部引入至有机玻璃内仓。
[0014]进一步地，所述外仓室为气冷外仓，气冷仓制冷入风口自外仓室外部引入至气冷仓。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]1.采用内仓制冷液，一方面可精准调控温度，另一方面可加载不同的围压。
[0017]2.采用“沙漏状”土样，消除了夹具与土样之间的应力损耗，消除了人工胶结，提高了试验可靠度。
[0018]3.经过改造可搭载在常规土工三轴仪器上。
[0019]4.内、外仓设置高精度温度探头，可实时监控环境温度。
[0020]5.内仓底部同底板采用卡口连接，在试验过程中围压越大越安全。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的搭载在常规土工三轴仪器上的试验示意图。
[0022]图中:1.孔隙水压力测量系统；2.体变测量系统；3.气冷外仓；4.固定销；5.保温材料层；6.轴向应力应变测量系统；7.气冷仓制冷入风口 ；8.轴向传力杆；9.围压仓冷液入液口 ；10.排水管；11.透水石；12.沙漏状试样；13.气冷仓制冷出风口 ；14.围压控制系统；15.试验夹具；16.有机玻璃内仓；17.制冷液；18.制冷气体；19.外仓温度传感器；20.内仓温度传感器；21.卡口。
【具体实施方式】
[0023]下边结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
[0024]如图1所示，适应于该试验方法的改造后的试验装置，包括一个有机玻璃筒内仓16和金属筒状气冷外仓3，有机玻璃筒内仓16通过卡口 21与底座连接，金属筒状气冷外仓3通过固定销4与底座连接。有机玻璃筒内仓16内充满制冷液17，并设有填充沙漏状试样12的试验夹具15，试验夹具15包括一中部缩进圆柱状的橡皮膜，橡皮膜的顶部和底部通过透水石11封接，橡皮膜的腔体内填充有沙漏状试样12。试验夹具15的顶部和底部分别连通体变测量系统2和孔隙水压力测量系统1 ;实验夹具15通过自顶部插入其内腔的排水管10自底座上所设的通道与体变测量系统2相连；孔隙水压力测量系统1自底座上所设的通道与实验夹具15底部连通。外仓3内充满了制冷气体18，在气冷外仓3的外周包覆有保温材料层5，气冷外仓3的顶部设有与试验夹具15相连的轴向应力应变测量系统6，轴向应力应变测量系统6通过轴向传力杆8与有机玻璃内仓16内仓中的试验夹具15相连；气冷外仓3的顶部设有气冷仓制冷入风口 7，气冷仓制冷入风口 7自外仓室外部引入至气冷仓3中，在两个仓室顶部贯穿有围压仓冷液入液口 9，围压仓冷液入液口 9引入至有机玻璃内仓16内仓中；在气冷外仓3的侧壁设有气冷仓制冷出风口