一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置
阅读说明：本技术 一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置 (Constant-pressure frost heaving triaxial test device with water supplemented from top ) 是由 王磊 李方政 高伟 许舒荣 宁方波 张基伟 付财 孔令辉 方亮文 丁航 夏世法 于 2021-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置,包括支撑板和位于支撑板上方的加载板,所述支撑板的顶部开设有台阶通孔,所述台阶通孔的台阶处卡接有下冷板组件,所述加载板的底部设置有加长杆,所述加长杆的底部设置有上热板组件,所述加载板的两侧均设置有L型补水支撑架。本发明,通过在加载板的两侧安装L型补水支撑架,当冻胀发生后,实现热板抬升高度与马氏瓶抬升高度的一致,从而使上部补水可以连续进行,避免出现补水中断,通过设置上热板组件和下冷板组件,能够根据不同的需要设定冷板和热板的温度,从而测试不同温度下土样的冻胀变化。(The invention discloses a constant-pressure frost heaving triaxial test device with water supplied from the top, which comprises a support plate and a loading plate positioned above the support plate, wherein a step through hole is formed in the top of the support plate, a lower cold plate assembly is clamped at the step of the step through hole, an extension bar is arranged at the bottom of the loading plate, an upper hot plate assembly is arranged at the bottom of the extension bar, and L-shaped water supply support frames are arranged on two sides of the loading plate. According to the invention, the L-shaped water replenishing support frames are arranged on the two sides of the loading plate, after frost heaving occurs, the lifting height of the hot plate is consistent with that of the Malpighian bottle, so that water replenishing at the upper part can be continuously carried out, water replenishing interruption is avoided, and the temperatures of the cold plate and the hot plate can be set according to different requirements by arranging the upper hot plate assembly and the lower cold plate assembly, so that frost heaving changes of soil samples at different temperatures can be tested.)
技术领域
本发明涉及冻胀试验技术领域。具体地说是一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置。
背景技术
土体在冻结过程中的冻胀变形量即为冻胀量，目前多数冻胀三轴实验装置为试样下部补水，上端为冷板，下端为热板，这种补水方法与天然冻结的工况相同，因此多用于土体天然冻结产生冻胀量的测试，而人工冻结过程中，冻土由冻结管循环低温盐水产生，冻结过程中的水分从旁边或者上部补入，上补水的方式将更贴合人工冻结工况；传统的下部补水冻胀三轴实验装置进行上补水操作后，冻胀发生后土体产生抬升，导致上部补水端高度抬升，而用于上部补水的马氏瓶高度不变，从而产生水位差，引发补水中断，无法继续对试样补水，引起冻结实验中断。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可持续上方补水，比那与调节的一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，包括支撑板和位于支撑板上方的加载板，所述支撑板的顶部开设有台阶通孔，所述台阶通孔的台阶处卡接有下冷板组件，所述加载板的底部设置有加长杆，所述加长杆的底部设置有上热板组件，所述上热板组件的底部与下冷板组件的顶部相互对应，所述加载板的两侧均设置有L型补水支撑架。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述下冷板组件包括冷板板盖，所述冷板板盖的顶部设置有第一密封垫，所述第一密封垫的顶部设置有冷板，所述冷板板盖、第一密封垫和冷板的形状均为圆柱形且相互同轴心设置，所述冷板板盖的底部、第一密封垫的底部和冷板的底部均开设有螺栓固定孔且螺栓固定孔内设置有螺栓，所述冷板板盖、第一密封垫和冷板通过螺栓固定连接，所述冷板的底部开设有第一导液槽，所述冷板板盖的底部开设有两个螺纹通孔，两个螺纹通孔内分别螺纹连接有进液管和回液管，所述进液管的端部与第一导液槽的一端流体导通，所述回液管的端部与第一导液槽的另一端流体导通；所述冷板板盖的底部卡接在台阶通孔内。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述上热板组件包括热板，所述热板的顶部设置有第二密封垫，所述第二密封垫的顶部设置有热板板盖，所述热板板盖、第二密封垫和热板通过螺栓固定连接，所述热板的顶部开设有第二导液槽，所述热板的顶部中间开设有补水通孔，所述热板板盖的顶部分别连通有进液管、回液管和补水管，所述进液管的端部与第二导液槽的一端流体导通，所述回液管的端部与第二导液槽的另一端流体导通，所述补水管的端部与补水通孔流体导通；所述热板板盖的顶部开设有螺纹盲孔，所述加长杆的侧壁设置有外螺纹，所述加长杆的底端螺纹连在螺纹盲孔内。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述支撑板的底部沿其周向均匀开设有三个螺纹通孔，三个螺纹通孔内均螺纹连接有螺杆。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述支撑板的顶部两侧开设有通孔，通孔内固定连接有不锈钢导杆，所述加载板的底部开设有与支撑板底部通孔对应的另外两个通孔，所述加载板底部的通孔内固定连接有直线轴承，所述不锈钢导杆活动穿设在直线轴承内。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述加载板的底部两侧均固定连接有角钢，所述角钢的侧壁开设有通孔，所述L型补水支撑架的侧壁沿其长边开设有与角钢侧壁对应的腰型孔，所述L型补水支撑架侧壁的腰型孔和角钢侧壁的通孔内穿设有同一个螺栓且L型补水支撑架和角钢通过螺栓固定连接。
上述一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，所述上热板组件和下冷板组件的侧壁套接有同一个亚克力圆筒。
1、本发明，通过在加载板的两侧安装L型补水支撑架，方便放置马氏瓶，当冻胀发生后，实现热板抬升高度与马氏瓶抬升高度的一致，从而使上部补水可以连续进行，避免出现补水中断，更加贴合人工冻结试验工况。
2、本发明，通过设置上热板组件和下冷板组件，能够根据不同的需要设定冷板和热板的温度，从而测试不同温度下土样的冻胀变化，便于进行冻胀土实验，进而为冻结工程中的冻胀量变化提供参考；且热板的表面开设有第二导液槽，冷板的表面开设有第一导液槽，低温冷液在第一导液槽内流动，常温冷液在第二导液槽内流动，使冷板和热板的温度更加均匀，提高冻胀土样冻胀的均匀性，热板的顶部和冷板的顶部均设置有密封垫，能够有效避免冷媒的泄露从而对冻胀试验产生干扰。
3、本发明，通过设置加载板，且加载板的高度能够沿固定在支撑板顶部的不锈钢导杆进行导向，防止上覆的加载板偏斜或者倾倒，且加载板的顶部能够放置不同重量的配重块，用于模拟不同上覆压力下的土样冻胀变化量，实现恒压加载，支撑板的底部安装有三个螺杆，能够调整支撑板放置后的水平度。
附图说明
图1本发明的立体结构示意图；
图2本发明的侧视剖面结构示意图；
图3本发明中下冷板组件的立体结构示意图；
图4本发明中冷板的结构示意图；
图5本发明中上热板组件的立体结构示意图；
图6本发明中热板的结构示意图；
图中附图标记表示为：1-支撑板；2-台阶通孔；3-下冷板组件；4-螺杆；5-不锈钢导杆；6-直线轴承；7-加载板；8-角钢；9-L型补水支撑架；10-加长杆；11-上热板组件；12-补水通孔；13-亚克力圆筒；14-冷板；15-第一密封垫；16-冷板板盖；17-第一导液槽；18-热板；19-第二密封垫；20-热板板盖；21-补水管；22-第二导液槽；23-进液管；24-回液管。
具体实施方式
请参阅图1-2，一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置，包括支撑板1和位于支撑板1上方的加载板7，所述支撑板1的底部沿其周向均匀开设有三个螺纹通孔，三个螺纹通孔内均螺纹连接有螺杆4，所述支撑板1的顶部两侧开设有通孔，通孔内固定连接有不锈钢导杆5，所述加载板7的底部开设有与支撑板1底部通孔对应的另外两个通孔，所述加载板7底部的通孔内固定连接有直线轴承6，所述不锈钢导杆5活动穿设在直线轴承6内，所述支撑板1的顶部开设有台阶通孔2，所述台阶通孔2的台阶处卡接有下冷板组件3。
如图3-4所示，所述下冷板组件3包括冷板板盖16，所述冷板板盖16的顶部设置有第一密封垫15，所述第一密封垫15的顶部设置有冷板14，所述冷板板盖16、第一密封垫15和冷板14的形状均为圆柱形且相互同轴心设置，所述冷板板盖16的底部、第一密封垫15的底部和冷板14的底部均开设有螺栓固定孔且螺栓固定孔内设置有螺栓，所述冷板板盖16、第一密封垫15和冷板14通过螺栓固定连接，所述冷板14的底部开设有第一导液槽17，所述冷板板盖16的底部开设有两个螺纹通孔，两个螺纹通孔内分别螺纹连接有进液管23和回液管24，所述进液管23的端部与第一导液槽17的一端流体导通，所述回液管24的端部与第一导液槽17的另一端流体导通；所述冷板板盖16的底部卡接在台阶通孔2内，所述加载板7的底部设置有加长杆10，所述加长杆10的底部设置有上热板组件11，如图5-6所示，所述上热板组件11包括热板18，所述热板18的顶部设置有第二密封垫19，所述第二密封垫19的顶部设置有热板板盖20，所述热板板盖20、第二密封垫19和热板18通过螺栓固定连接，所述热板18的顶部开设有第二导液槽22，所述热板18的顶部中间开设有补水通孔12，所述热板板盖20的顶部分别连通有进液管23、回液管24和补水管21，所述进液管23的端部与第二导液槽22的一端流体导通，所述回液管24的端部与第二导液槽22的另一端流体导通，所述补水管21的端部与补水通孔12流体导通；所述热板板盖20的顶部开设有螺纹盲孔，所述加长杆10的侧壁设置有外螺纹，所述加长杆10的底端螺纹连在螺纹盲孔内，所述上热板组件11的底部与下冷板组件3的顶部相互对应，通过设置上热板组件11和下冷板组件3，能够根据不同的需要设定冷板14和热板18的温度，从而测试不同温度下土样的冻胀变化，便于进行冻胀土实验，进而为冻结工程中的冻胀量变化提供参考；且热板18的表面开设有第二导液槽22，冷板14的表面开设有第一导液槽17，低温冷液在第一导液槽17内流动，常温冷液在第二导液槽22内流动，使冷板14和热板18的温度更加均匀，提高冻胀土样冻胀的均匀性，热板18的顶部和冷板14的顶部均设置有密封垫，能够有效避免冷媒的泄露从而对冻胀试验产生干扰，所述加载板7的两侧均设置有L型补水支撑架9，通过在加载板7的两侧安装L型补水支撑架9，方便放置马氏瓶，当冻胀发生后，实现热板18抬升高度与马氏瓶抬升高度的一致，从而使上部补水可以连续进行，避免出现补水中断，更加贴合人工冻结试验工况，所述加载板7的底部两侧均固定连接有角钢8，所述角钢8的侧壁开设有通孔，所述L型补水支撑架9的侧壁沿其长边开设有与角钢8侧壁对应的腰型孔，所述L型补水支撑架9侧壁的腰型孔和角钢8侧壁的通孔内穿设有同一个螺栓且L型补水支撑架9和角钢8通过螺栓固定连接，通过设置加载板7，且加载板7的高度能够沿固定在支撑板1顶部的不锈钢导杆5进行导向，防止上覆的加载板7偏斜或者倾倒，且加载板7的顶部能够放置不同重量的配重块，用于模拟不同上覆压力下的土样冻胀变化量，实现恒压加载，支撑板1的底部安装有三个螺杆4，能够调整支撑板1放置后的水平度。
所述上热板组件11和下冷板组件3的侧壁套接有同一个亚克力圆筒13。
工作流程：使用时，将土样放置在下冷板组件3的顶部，在下冷板组件3的表面套上亚克力圆筒13，并调整加载板7的高度，使上热板组件11的底部贴住土样的顶部，将用于补水的马氏瓶放置在加载板7两侧的L型补水支撑架9上，并将马氏瓶的补水软管与上热板组件11的补水管21连通，对土样进行补水，将外部常温冷液循环装置的回流端和出液端分别通过管道与上热板组件11的进液管23和回液管24连通，将低温冷液循环装置的回流端和出液端分别通过管道与下冷板组件3的进液管23和回液管24连通，常温冷液循环装置和低温冷液循环装置在图中未画出，常温冷液循环装置通过管道将常温液体输送至热板18的第二导液槽22内并回流，低温冷液循环装置通过管道将低温冷液输入至冷板14的第一导液槽17内并回流，进行土样的冻胀实验。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
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