CN102749434A - 一种适用于室内冻融试验的压头 - Google Patents

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顾同欣
马巍
王贵荣
关辉
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Abstract

本发明涉及一种适用于室内冻融试验的压头，压头分上压头和下压头两部分，上、下压头又分别由上、下盖板构成，盖板上刻有循环槽，循环槽通过控温孔与外界连通，可以使由外部制冷装置产生的冷液在压头内部循环，从而达到对压头温度的控制。上、下盖板之间设有密封圈并通过固定螺栓连为一体，保证了压头的整体性和密封性。补水孔将外界水源与支撑楞之间的空间连接，支撑楞上放置有多孔板，一方面使得外界导入的水分能够通过其上小孔与土体接触，另一方面也可以利用金属的良好导热性使得压头的温度能及时的传递到土体上。本发明可以实现对土体冻融过程中温度条件及补水条件的准确控制，从而模拟室外环境，为室内冻融试验提供技术支撑。

Description

一种适用于室内冻融试验的压头
 技术领域 
本发明涉及一种适用于室内冻融试验的压头。利用该压头，可以实现对土体冻结过程中温度条件及补水条件的控制，从而模拟室外环境，为室内冻融试验提供技术支撑。
背景技术
冻胀是指土中水分冻结成冰时引起的土体体积膨胀，而土体融沉是指冻结土体融化后引起的土体沉降，两者都是土体内部温度场、水分场和应力场相互作用的结果。冻胀和融沉问题一直以来是多年冻土区路基主要的工程病害。以青藏公路为例，85%的路基病害是融沉造成的，15%为冻胀和翻浆造成的。因此开展土体的冻胀与融沉方面的研究对于工程的设计与维护都有很重要的意义。
要在室内进行土体冻胀与融沉方面的研究，即进行室内冻融过程试验，首先需要有适用于土体冻融过程的试验装置。目前针对土体冻融试验已经有一套相对完整的试验***，该***包括土体的控温***，补水***，温度采集***，压力控制***等。该***基本可以模拟外界土体的实际环境条件，但在实际操作中也存在着一些问题，如操作相对复杂，控温压头漏液等问题。漏液问题可以引起循环的酒精渗入到实验土体内部从而造成土体的性质改变，造成实验结果失真等问题，这对于准确可靠地进行冻融试验提出了条件，因此，设计一种可以解决以上问题的、简单易操作且适用于室内冻融试验的压头十分必要。
发明内容
     鉴于上述，本发明的目的在于提供一种适用于室内冻融试验的压头，利用该上、下压头，可以模拟土体在室外的温度及补水条件，为研究土体的冻胀、融沉等问题提供技术支撑。
本发明的目的是这样实现的：
一种适用于室内冻融试验的压头，是由控制温度条件的上压头和即可控制温度条件又可控制补水条件的下压头构成：
a. 上压头是由第一块上盖板和第一块下盖板组成，第一块上盖板钻有控温孔，第一块下盖板刻有循环槽，控温孔与循环槽的起始位置连通；第一块上盖板和第一块下盖板间装有密封圈，两盖板通过固定螺栓、嵌入螺母和内嵌螺母紧固，固定为一个完整的压头。
下压头是由第二块上盖板和第二块下盖板组成，第二块上盖板刻有支撑楞和循环槽，支撑楞上放置有多孔板；第二块下盖板钻有控温孔和补水孔，第二块上盖板和第二块下盖板间装有密封圈，两盖板通过固定螺栓、嵌入螺母和内嵌螺母紧固，固定为一个完整的压头。
本发明的优点和产生的有益效果是：
1、第一块下盖板刻有循环槽，第一块上盖板与第一块下盖板之间设置密封圈，可以保证上、下盖板之间的密封，避免了冷液循环过程中漏液现象。
2、通过在循环槽上加设一个多孔金属板，一方面使得补充的水分能够通过其上小孔与土体接触，另一方面也可以利用金属良好的导热性使得压头的温度能及时的传递到土体上。
3、进行室内冻融试验时，上压头需要放置于试样罐体内部，通过在上压头上设有嵌入螺母，配和螺母可以方便的将上压头放入试验罐体内部，试验结束后也可以方便的将其从试验罐体内取出。
4、上盖板与下盖板通过固定螺栓连为一体，保证了压头的整体性。
附图说明：
图1 为本发明第一块上盖板的示意图。
图2为图1断面剖视图。
图3为本发明第一块下盖板的示意图。
图4为图3断面剖视图。
图5为本发明第二块上盖板的示意图。
图6为图5断面剖视图。
图7为本发明第二块下盖板的示意图。
图8为图7断面剖视图。
图中：
1-固定螺栓  2-控温孔  3-嵌入螺母  4-循环槽  5-内嵌螺母  6-密封圈  7-补水孔  8-多孔板  9-支撑楞。
具体实施方式
下面，结合附图，通过实施对本发明再做进一步的详述：
一种适用于室内冻融试验的压头，是由控制温度条件的上压头和即可控制温度条件又可控制补水条件的下压头构成。
上压头是由第一块上盖板和第一块下盖板组成，第一块上盖板上钻有2个控温孔2，第一块下盖板刻有循环槽4。第一块上盖板和第一块下盖板间装有密封圈6，两盖板通过固定螺栓1、嵌入螺母3和内嵌螺母5紧固，固定为一个完整的压头（参见图1-2）。
2个控温孔2将循环槽4循环回路的起始位置与外界连通，由外部制冷装置产生的冷液可以通过控温孔2进、出压头内部，从而达到对压头温度的控制，进而可以对土体冻结过程的温度条件进行控制。上、下盖板之间设有密封圈6，可避免冷液循环过程中发生漏液现象。
对于即可控制温度条件又可控制补水条件的下压头，下压头是由第二块上盖板和第二块下盖板组成，第二块上盖板刻有支撑楞9和循环槽4，支撑楞9上放置有多孔板8；第二块下盖板上钻有控温孔2和补水孔7，第二块上盖板和第二块下盖板间装有密封圈6，两盖板通过固定螺栓1、嵌入螺母3和内嵌螺母5紧固，固定为一个完整的压头（参见图3-4）。
在第二块下盖板钻取贯穿下压头的补水孔7，补水孔7可与外界的马廖特瓶连接，通过调节马廖特瓶的高度可以对水头高度进行控制，使得水分与土体充分接触，多孔板8由支撑楞9架空，使得多孔板8与压头之间可以有水分富集，多孔板8上均匀的钻取小孔，从而使得水分可以通过多孔板8与土体连接，试验时，土体在温度梯度等因素的影响会将其下端与其接触的水分吸入土体内部，而外接的马廖特瓶可以保证其下端水分时刻与土体接触，可以实现对土体的连续补水，从而实现对土体补水条件的控制。上盖板刻有循环槽4，通过控温孔2与外界制冷装置连接，可使得由外界制冷装置产生的冷液在循环槽4内循环，从而实现对整个压头温度的控制。多孔板8选为导热性良好的金属材料，使得下压头的温度可以直接迅速的传递到土体上。内嵌螺母3配有一个与之对应的膨胀螺栓，试验时可以将螺栓旋入螺母，从而可以方便的将整个压头放入试验罐体内部。 

Claims (1)

1.一种适用于室内冻融试验的压头，是由控制温度条件的上压头和即可控制温度条件又可控制补水条件的下压头构成，其特征是：
a. 上压头是由第一块上盖板和第一块下盖板组成，第一块上盖板钻有控温孔（2），第一块下盖板刻有循环槽（4），控温孔（2）与循环槽（4）的起始位置连通；第一块上盖板和第一块下盖板间装有密封圈（6），两盖板通过固定螺栓（1）、嵌入螺母（3）和螺母（5）紧固，固定为一个完整的压头；
b.下压头是由第二块上盖板和第二块下盖板组成，第二块上盖板刻有支撑楞（9）和循环槽（4），支撑楞（9）上放置有多孔板（8）；第二块下盖板钻有控温孔（2）和补水孔（7），第二块上盖板和第二块下盖板间装有密封圈（6），两盖板通过固定螺栓（1）、嵌入螺母（3）和内嵌螺母（5）紧固，固定为一个完整的压头。
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