專利名稱：路基凍融循環(huán)狀態(tài)下毛細(xì)水上升高度試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于公路建設(shè)設(shè)備、儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在修建公路過程中，路基土的毛細(xì)性與土凍融特性的關(guān)系密切，土的毛細(xì)水上升是引起路基凍害的因素之一。目前，土的毛細(xì)水上升高度的常規(guī)觀測方法是在室內(nèi)條件下 (溫度在15-30°C的范圍內(nèi))進行的，有一定的局限性，與野外的自然條件是不同的。路基土在自然條件下的毛細(xì)水上升過程，會受到各種自然因素的影響，在野外，季節(jié)變化導(dǎo)致的溫度和濕度變化，會使路基土產(chǎn)生凍結(jié)和融化的過程，路基土的凍深、凍脹與毛細(xì)水上升高度有一定關(guān)系，當(dāng)溫度降低到0°C以下時，路基土?xí)饾u凍結(jié)，而凍結(jié)的過程中會產(chǎn)生聚冰作用，這種聚冰作用會產(chǎn)生一種牽引力，可能使土的毛細(xì)水上升速度和高度增大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種路基凍融循環(huán)狀態(tài)下毛細(xì)水上升高度試驗儀，它可模仿野外的自然條件對路基土的毛細(xì)性與土凍融特性進行試驗測試。本實用新型的技術(shù)方案是在上、中、下三個冷凍室的底部都開有三個圓孔，并一字橫排，圓孔與土樣試驗管插入配合，每個冷凍室的三個圓孔都與另外冷凍室的三個圓孔上下垂直對應(yīng)，冷凍室的門都是單獨保溫玻璃窗門，在每個冷凍室都安裝有制冷管和溫度傳感器，并各自連接一臺空氣壓縮機和風(fēng)冷凝器。供水瓶通過進水管與土樣試驗管底部連通。在土樣試驗管底孔安裝有銅絲網(wǎng)和塑料多孔透水板，并放置在有水槽內(nèi)。本實用新型的有益效果是它可以在一定程度上模擬路基土在一定溫度、濕度下的凍融環(huán)境，并實時監(jiān)測土樣的毛細(xì)水上升過程，還可以實現(xiàn)土樣不同的給水條件。本發(fā)明應(yīng)用于交通部西部交通建設(shè)科技項目——《季節(jié)冰凍地區(qū)路基路面穩(wěn)定技術(shù)研究》，取得了良好的效果，得出了 “凍融循環(huán)能引起粘性土的水分遷移，使毛細(xì)水上升高度增大；砂土的毛細(xì)水上升高度不受凍融作用的影響”的結(jié)論。本發(fā)明為研究由毛細(xì)水上升引起路基凍害和凍融循環(huán)加劇毛細(xì)水上升之間的內(nèi)在促進關(guān)系提供了有效的工具，為預(yù)防路基凍害、治理路基凍害提供了有效的手段。

附圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)主視圖；附圖2是本實用新型水頭供水裝置示意圖；附圖3是本實用新型水槽供水裝置示意圖。
具體實施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。如圖所示，1是樣品冷凍室，2是土樣試驗管、3是保溫玻璃門窗、4是溫度傳感器、5 是制冷管、6是空氣壓縮機、7是風(fēng)冷凝器、8是控制面板、9是不銹鋼支架、10是土樣管金屬箍、11是供水瓶、12是進水管、13是膠塞、14是金屬支承架、15是水槽、16是卵石、17是銅絲網(wǎng)、18是塑料多孔透水板。(1)本實用新型結(jié)構(gòu)它具有上、中、下三個冷凍室1，每個冷凍室的高度是50cm，寬度是30cm，每個冷凍室的底部都有三個圓孔，每三個孔都是上下對應(yīng)的，孔的直徑為8cm，可以將土樣管2從試驗箱底部通過圓孔垂直穿過三個冷凍室放入整個試驗箱中。冷凍室的門都是單獨保溫玻璃窗門3，通過玻璃窗便于觀測土樣的變化，每個冷凍室都安裝了制冷管5和溫度傳感器4，并各自連接一臺空氣壓縮機6和風(fēng)冷凝器7，進行單獨制冷、單獨控溫。利用控制面板8進行溫度控制，在控制面板上左側(cè)有溫度顯示窗口①和溫度控制按鈕②及指示燈③，控溫范圍是-50 50°C，精度為士 1°C，控制面板右側(cè)有開機、停機、化霜、運行按鈕④及對應(yīng)的指示燈。將試驗箱放置在高度為70cm高的不銹鋼支架9上，便于將土樣管從試驗箱底部放入試驗箱中，并在試驗箱下邊留出30cm長的一段土樣管，使其處于室溫條件下，土樣是采用透明機玻璃管制作的土樣，總長度為180cm，由三根60cm長的土樣管對接而成，土樣管連接處先用透明膠帶纏好，再套上金屬箍10，擰緊固定螺栓。冷凍室一次可以并排放入三根180cm 長的土樣管同時進行試驗觀測。試驗箱中放置好土樣管之后，要用發(fā)泡膠將圓孔的周圍封閉好，以免兩個冷凍室之間通氣，影響控溫效果。(2)供水方式方法1 有水壓力供水裝置(見圖幻。供水裝置由供水瓶11、進水管12、膠塞13組成。供水瓶的高度可以承壓水的要求進行調(diào)整，供水瓶中的水位與土樣管底部的距離就是水頭高度，試驗過程中可以根據(jù)需要調(diào)整水頭高度，水頭增高可以使毛細(xì)水上升速度加快。 供水瓶上有三個出水口，分別連接三個進水管，保證供給毛細(xì)水上升所需要的水分。土樣管支撐在金屬支座14上，金屬支座底板下邊有三個支桿，底板正中央有一個圓孔，進水管穿過圓孔連接到膠塞上，土樣管底部用膠塞封閉，膠塞連接進水管，進水管連接在供水瓶上為土樣供水。方法2:直接供水法(無水壓力法，見圖6)。直接在水槽15底部鋪一層5cm厚度的卵石16，將土樣管底部墊上銅絲網(wǎng)17和塑料多孔透水板18，放在卵石層上并固定好，水槽中的水位保持在距卵石層頂面0. 5-1. Ocm左右，土樣管頂部用鋁蓋蓋好，就可以開始觀測了。(3)毛細(xì)水觀測過程及凍融溫度設(shè)置試驗分兩個階段進行，試驗的第一個階段根據(jù)地下水的情況和試驗要求，確定供水方法，使土樣自然進行毛細(xì)水上升過程，雖然土樣管位于試驗箱中，但是不對試驗箱進行控溫，試驗箱中的溫度是處于室溫狀態(tài)下的，上升過程進行一個月后，打開管壁上的小洞取土測定含水量，通過含水量結(jié)果可以知道毛細(xì)水上升的情況。然后開始試驗的第二個階段， 即土在凍融條件下的毛細(xì)水上升過程，根據(jù)當(dāng)?shù)芈坊牡販刈兓?guī)律，模擬路基土在自然條件下凍結(jié)過程中不同深度處的溫度變化經(jīng)驗值，確定試驗箱中每層的溫度設(shè)置。這樣設(shè)計是為了使凍結(jié)的過程中溫度從土樣的上層開始降低，逐漸向下層傳導(dǎo)，呈現(xiàn)梯度變化，而試驗箱下邊留出30cm長度土樣處于室溫狀態(tài)下，可以在上部逐漸凍結(jié)的過程中正常為土樣供水，這樣就模擬了路基土在自然條件下的凍結(jié)過程及其毛細(xì)水上升過程。預(yù)計經(jīng)過一天( 小時)的時間，土樣可以完全凍透，所以每種溫度下的凍結(jié)時間定為一天。一個凍融循環(huán)經(jīng)歷五天時間。
權(quán)利要求1. 一種路基凍融循環(huán)狀態(tài)下毛細(xì)水上升高度試驗儀，其特征是a、在上、中、下三個冷凍室的底部都開有三個圓孔，并一字橫排，圓孔與土樣試驗管插入配合，每個冷凍室的三個圓孔都與另外冷凍室的三個圓孔上下垂直對應(yīng)，冷凍室的門都是單獨保溫玻璃窗門，在每個冷凍室都安裝有制冷管和溫度傳感器，并各自連接一臺空氣壓縮機和風(fēng)冷凝器；b、供水瓶通過進水管與土樣試驗管底部連通；C、在土樣試驗管底孔安裝有銅絲網(wǎng)和塑料多孔透水板，并放置在有水槽內(nèi)。
專利摘要一種路基凍融循環(huán)狀態(tài)下毛細(xì)水上升高度試驗儀，屬于公路建設(shè)設(shè)備、儀器技術(shù)領(lǐng)域，其特征是a、在上、中、下三個冷凍室的底部都開有三個圓孔，并一字橫排，圓孔與土樣試驗管插入配合，每個冷凍室的三個圓孔都與另外冷凍室的三個圓孔上下垂直對應(yīng)，冷凍室的門都是單獨保溫玻璃窗門，在每個冷凍室都安裝有制冷管和溫度傳感器，并各自連接一臺空氣壓縮機和風(fēng)冷凝器；b、供水瓶通過進水管與土樣試驗管底部連通；c、在土樣試驗管底孔安裝有銅絲網(wǎng)和塑料多孔透水板，并放置在有水槽內(nèi)。有益效果是它可以在一定程度上模擬路基土在一定溫度、濕度下的凍融環(huán)境，并實時監(jiān)測土樣的毛細(xì)水上升過程，還可以實現(xiàn)土樣不同的給水條件。
文檔編號G01N13/00GK202008457SQ201020688638
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉東亮, 姜旭倫, 李長江, 欒海, 紀(jì)青山, 胡珊, 胡雪峰, 霍玉霞 申請人:吉林省公路勘測設(shè)計院