CN115343324A - 用于冻胀融沉测试的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程技术领域，提供一种用于冻胀融沉测试的装置，包括：恒温箱、设置于恒温箱中用于盛放测试土样的土样箱体；用于控制测试土样温度的冷浴循环装置，包括控温板和制冷机组；控温板的一端与土样箱体连接，另一端通过连接管与制冷机组连接；用于模拟渗流作用的集水循环装置，包括集水装置、设置于土样箱体两相对侧的第一水箱和第二水箱；集水装置上设有与第一水箱连接的出水口，以及与第二水箱连接的进水口；用于采集冻胀融沉量的数据采集装置，连接有设置在土样箱体上方的位移传感器、均匀设置于土样箱体内侧的多个温度传感器。本发明提供的装置可以模拟渗流作用，针对小尺寸模型试验，试验成本低、操作简便、便于进行重复试验。

Description

用于冻胀融沉测试的装置

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种用于冻胀融沉测试的装置。

背景技术

在城市地下空间开发中，大多采用人工降水的方法将地下水抽取排放，这样不仅会造成水资源浪费还会破坏生态环境。冻结法作为一种绿色的施工方法，避免了传统注浆加固法抽取大量地下水造成水资源浪费和污染的问题，可以对地下水资源起到较好的保护作用。冻结法通过人工制冷技术临时改变土层的状态，使含水地层形成冻结壁，从而达到止水和承载的作用。目前，该工法多在地下水流速较小的地层中应用。然而，在地下工程开发过程中，会遇到大量有承压水的地层，持续渗流作用下的土体在冻结和融化过程中会产生明显的冻胀和融沉变形，将直接影响人工冻结工程的顺利实施。

目前，已有的冻胀融沉测试装置主要利用有机玻璃板制作土样箱体，来实现对冻胀和融沉发展过程的观测，对土体的冻胀融沉测试大多没有考虑渗流作用。考虑了渗流作用的冻胀和融沉测试装置主要针对大尺寸模型试验，试验成本高，操作难度大，周期较长，不易开展重复试验。

发明内容

本发明提供一种用于冻胀融沉测试的装置，用以解决现有的考虑渗流作用的冻胀融沉测试装置主要针对大尺寸模型试验，试验成本高、操作难度大、不易开展重复试验的缺陷。

本发明提供一种用于冻胀融沉测试的装置，包括：

恒温箱，设置于所述恒温箱中用于盛放测试土样的土样箱体；

用于控制所述测试土样温度的冷浴循环装置，包括控温板和制冷机组；所述控温板一端与所述土样箱体连接，另一端通过连接管与所述制冷机组连接；

用于模拟渗流作用的集水循环装置，包括集水装置、设置于所述土样箱体两相对侧的第一水箱和第二水箱；所述集水装置上设有第一进水口和第一出水口，所述第一出水口与所述第一水箱连接，所述第一进水口与所述第二水箱连接；

用于采集冻胀融沉量的数据采集装置，连接有位移传感器和多个温度传感器；所述位移传感器设置在所述土样箱体的上方，用于测量所述测试土样顶部的位移量；所述多个温度传感器均匀设置于所述土样箱体内侧，用于测量所述测试土样不同位置处的温度数据。

优选地，所述集水装置包括第一机组外壳、设置于所述第一机组外壳内的清水室、浑水室、水泵、第一流量计和第二流量计；所述清水室和所述浑水室之间设有用于过滤浑水的过滤板。

优选地，所述第一水箱的上部设有第二进水口、所述第一水箱的下部设有第三进水口；所述第二水箱的上部设有第二出水口、所述第二水箱的下部设有第三出水口；

所述第一出水口一端通过所述第一流量计与所述第三进水口连接；所述第一出水口另一端通过所述水泵与所述清水室连接；

所述第一进水口通过所述第二流量计与所述第二出水口连接。

优选地，所述第一水箱和所述第二水箱均包括顶盖、固定件、密封垫；

所述密封垫设置在所述顶盖下方，所述固定件用于将所述顶盖压紧并固定在水箱顶部；

所述土样箱体与所述第一水箱的连接侧，以及所述土样箱体与所述第二水箱的连接侧，均设有多层滤网；所述滤网的过滤层由透水石组成。

优选地，所述集水装置还包括设置于所述第一机组外壳上的控制屏，所述控制屏用于设置所述水泵的水压参数。

优选地，所述制冷机组包括第二机组外壳、设置于所述第二机组外壳内的冷媒水箱和制冷机；所述冷浴循环装置还包括设置于所述第二机组外壳上的电子显示屏，所述电子显示屏用于设置所述制冷机的温度参数。

优选地，所述控温板至少包括第一控温板和第二控温板，所述第一控温板与所述土样箱体的顶部连接，所述第二控温板与所述土样箱体的底部连接；所述制冷机组至少包括与所述第一控温板连接的第一制冷机组、与所述第二控温板连接的第二制冷机组；

所述第一制冷机组上设有第一冷媒进出口，所述第二制冷机组上设有第二冷媒进出口；

所述第一控温板上设有与所述第一冷媒进出口配合连接的第三冷媒进出口，所述第二控温板上设有与所述第二冷媒进出口配合连接的第四冷媒进出口。

优选地，所述土样箱体是通过由双层有机玻璃组成的前板、后板、左板和右板组合构成的密闭箱体，所述双层有机玻璃的内部为真空状态；

所述土样箱体的目标侧开有纵向等间距分布的测温孔，在所述测温孔中布设有所述温度传感器；所述温度传感器的测温探头布设在所述测温孔中，并朝向所述测试土样；所述目标侧垂直于所述土样箱体连接所述第一水箱和所述第二水箱的两相对侧；

所述土样箱体的后板、左板和右板周围均填充有保温材料，所述左板、所述右板、所述左板侧填充的保温材料和所述右板侧填充的保温材料上，均设有均匀分布的渗透孔。

优选地，所述恒温箱包括操作台和恒温箱体，所述用于冻胀融沉测试的装置还包括监控装置；

所述恒温箱体具有透明箱门，所述恒温箱体的两相对侧设有连接孔洞；所述操作台用于控制所述恒温箱体内部的环境温度；

所述透明箱门和所述监控装置与所述土样箱体目标侧的相对侧相对设置；

所述透明箱门由内部为真空状态的双层有机玻璃组成，所述透明箱门的双层有机玻璃之间设有发热光圈，用于防止所述透明箱门结霜；所述发热光圈在所述监控装置采集所述测试土样的监控数据时打开；

所述监控装置包括摄像机和高度可调节的三脚架，所述三脚架用于支撑并固定所述摄像机。

优选地，所述用于冻胀融沉测试的装置还包括固定机构，所述固定机构包括承压台和钢架，所述承压台设置在所述土样箱体的下方，所述钢架设置在所述土样箱体的左右两侧和上方；

所述承压台与所述钢架配合以将所述土样箱体固定在所述恒温箱体内；所述位移传感器设在所述土样箱体上方的钢架上；

所述数据采集装置还包括数据采集仪，所述数据采集仪用于采集所述位移传感器检测的位移量，以及各所述温度传感器检测的温度数据。

本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置针对小尺寸模型试验，通过集水循环装置模拟渗透作用，在冻胀融沉的试验过程中考虑了渗流作用的影响，试验成本低，操作简便，便于进行重复试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置的立体结构示意图；

图2是本发明提供的土样箱体的结构示意图；

图3是本发明提供的恒温箱的结构示意图；

图4是本发明提供的冷浴循环装置的结构示意图；

图5是本发明提供的集水循环装置的结构示意图；

图6是本发明提供的数据采集装置的结构示意图；

图7是本发明提供的监控装置的结构示意图。

图中，1为土样箱体，2为恒温箱，3为冷浴循环装置，4为集水循环装置，5为数据采集装置，6为监控装置；1-1为前板，1-2为左板，1-3为后板，1-4为右板，1-5为保温材料；2-1为操作台，2-2为恒温箱体，2-3为透明箱门，2-4为发热光圈，2-5和2-6为连接孔洞；3-1为第二机组外壳，3-2为冷媒水箱，3-3为电子显示屏，3-4为制冷机，3-5为冷媒出口，3-6为冷媒进口，3-7为上控温板，3-8为下控温板；4-1为清水室，4-2为过滤板，4-3为浑水室，4-4为控制屏，4-5为水泵，4-6为集水装置的第一出水口，4-7为集水装置的第一进水口，4-8为第一机组外壳，4-9为第一水箱，4-10为第二水箱，4-11为第一水箱的第二进水口，4-12为第一水箱的第三进水口，4-13为第二水箱的第二出水口，4-14为第二水箱的第三出水口，4-15为水箱顶盖，4-16为固定件，4-17为过滤网；5-1为数据采集仪，5-2为位移传感器，5-3为温度传感器；6-1为摄像机，6-2为三脚架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图7描述本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置。

本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置，可以针对小尺寸模型试验，参照图1，该装置包括土样箱体1、恒温箱2、冷浴循环装置3、集水循环装置4、数据采集装置5和监控装置6，其中：

土样箱体1设置于恒温箱2中，用于盛放测试土样。

冷浴循环装置3用于控制土样箱体1中的测试土样的温度，包括控温板和制冷机组，控温板一端与土样箱体1连接，另一端通过连接管与制冷机组连接。其中，控温板与土样箱体1的连接，可以是板对板的直接连接。

集水循环装置4用于模拟渗流作用，包括集水装置、第一水箱和第二水箱，第一水箱和第二水箱设置在土样箱体1的两相对侧，与土样箱体1为一体化设置，集水装置上设有第一进水口和第一出水口，集水装置的第一进水口与第一水箱连接，集水装置的第一出水口与第二水箱连接，形成水循环模拟渗流作用。较佳地，第一水箱和第二水箱设置在土样箱体1相对的左右两侧。

用于采集测试土样的冻胀融沉量的数据采集装置5，数据采集装置5连接有位移传感器和多个温度传感器，位移传感器设置于土样箱体1的上方，用于测量测试土样顶部的位移量；温度传感器均匀设置于土样箱体1的内侧，用于测量测试土样不同位置处的温度数据；根据位移传感器和温度传感器采集的检测数据，可以确定测试土样的冻胀融沉量。

监控装置6用于在测试过程中采集测试土样的监控数据，对测试土样的冻结和融化过程进行可视化监控。

优选地，参照图2，土样箱体1是通过前板1-1、左板1-2、后板1-3和右板1-4组合构成的密闭箱体，前板1-1、左板1-2、后板1-3和右板1-4均由双层有机玻璃组成，双层有机玻璃之间为真空状态，相对于常用的单层有机玻璃板，可以对测试土样起到较好的保温作用。其中，土样箱体1的目标侧开有纵向等间距分布的测温孔，测温孔中布设有温度传感器，温度传感器的测温探头布设在测温孔中，并朝向土样箱体1中盛放的测试土样，以检测测试土样不同位置处的温度。土样箱体1的目标侧垂直于设置水箱的两相对侧，目标侧的相对侧为土样箱体1的观测面，当第一水箱和第二水箱设置在土样箱体1的左右两侧，且测温孔设置在土样箱体1的后板1-3上时，土样箱体1的前板1-1即为土样箱体1的观测面，左板1-2、后板1-3和右板1-4为土样箱体1的非观测面，土样箱体1非观测面的周围填充有保温材料，可以更好地对测试土样进行保温，确保一维冻胀条件，该保温材料可以是聚苯板；进一步地，分别与集水循环装置4的第一水箱和第二水箱连接的左板1-2和右板1-4上，以及左板1-2和右板1-4侧填充的保温材料上，均设有密集分布的渗透孔。优选地，土样箱体1的尺寸为长300mm 、 宽300 mm 、高600 mm，渗透孔以50 mm的横向间距、60 mm的纵向间距均匀分布。后板1-3上设有纵向等间距分布的测温孔，用于布置温度传感器，优选地，测温孔的纵向间距为100mm。

进一步地，如图2所示，用于冻胀融沉测试的装置还包括固定机构，该固定机构包括钢架1-6和承压台1-7，钢架1-6设置于土样箱体1的左右两侧和上方，承压台1-7设置在土样箱体1的下方，钢架1-6和承压台1-7配合，以将土样箱体1固定在恒温箱2的恒温箱体内，位移传感器设置在土样箱体1上方的钢架上。

优选地，参照图3，恒温箱2包括操作台2-1和恒温箱体2-2，恒温箱体2-2具有透明箱门2-3；恒温箱体2-2的两相对侧设有预留孔洞作为连接孔洞，如图2所示，恒温箱体2-2左侧设有连接孔洞2-5、其右侧设有连接孔洞2-6；操作台2-1用于控制恒温箱体2-2内部的环境温度。土样箱体1设置在恒温箱体2-2内，可以通过连接孔洞2-5和2-6与冷浴循环装置3、集水循环装置4和数据采集装置5等进行连接。试验过程中，可以利用保温材料堵塞连接孔洞2-5和2-6进行保温，优选地，恒温箱的温度控制范围为-30℃ ~ 60℃。进一步地，如图2所示，土样箱体1的观测面与透明箱门2-3和监控装置6相对设置，透明箱门2-3由内部为真空状态的双层有机玻璃组成，双层有机玻璃之间设有发热光圈2-4，发热光圈2-4的开关在监控装置6采集测试土样的监控数据时打开，可以防止测试土样冻结过程中透明箱门2-3的有机玻璃结霜，影响监控数据的质量；发热光圈2-4的开关在监控装置6不需要采集测试土样的监控数据时关闭，防止发热光圈2-4散热影响恒温箱内的环境温度。

优选地，参照图4，冷浴循环装置3的控温板至少包括第一控温板和第二控温板，即上控温板3-7和下控温板3-8，其中，第一控温板与土样箱体1的顶部直接连接，为上控温板3-7，第二控温板与土样箱体1的底部直接连接，为下控温板3-8；制冷机组包括机组外壳3-1、设置于机组外壳3-1内的冷媒水箱3-2和制冷机3-4，冷媒水箱用于盛放冷媒。进一步地，冷浴循环装置3的制冷机组至少包括第一制冷机组和第二制冷机组，第一制冷机组与上控温板3-7连接，第二制冷机组与下控温板3-8连接，实现对测试土样两端的独立控温。如图4所示，制冷机组的冷媒水箱上设有冷媒出口3-5和冷媒入口3-6，上控温板3-7和下控温板3-8上分别设有与冷媒水箱上的冷媒出口3-5配合连接的冷媒入口，以及与冷媒入口3-6配合连接的冷媒出口，实现冷媒循环。具体地，第一制冷机组、第二制冷机组、上控温板3-7和下控温板3-8上，均设有冷媒进出口，第一制冷机组的冷媒水箱上设有第一冷媒进出口，第二制冷机组的冷媒水箱上设有第二冷媒进出口；上控温板3-7上设有与第一冷媒进出口配合连接的第三冷媒进出口，下控温板3-8上设有与第二冷媒进出口配合连接的第四冷媒进出口。上控温板3-7的第三冷媒进出口，通过连接管与第一制冷机组的冷媒水箱的第一冷媒进出口连接，实现冷媒循环；下控温板3-8的第四冷媒进出口，通过连接管与第二制冷机组的冷媒水箱的第二冷媒进出口连接，实现冷媒循环。进一步地，本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置采用制冷机对测试土样进行控温，与现有的针对大尺寸模型试验的测试装置采用冻结管的方式对土体进行制冷相比，提高了控温精度，可以确保测试结果的准确度。优选地，连接管外侧可以用保温材料包裹，降低与外界的热量传递，冷浴循环装置3的温度控制范围为-30℃ ~ 60℃。

优选地，参照图5，集水循环装置4包括集水装置、设置于土样箱体1两相对侧的第一水箱和第二水箱，为便于描述，以第一水箱设置在土样箱体1的左侧作为左侧水箱4-9、第二水箱设置在土样箱体1的右侧作为右侧水箱4-10为例进行说明。左侧水箱4-9和右侧水箱4-10与土样箱体1为一体化装置；集水装置包括机组外壳4-8，设置在机组外壳4-8内的清水室4-1、浑水室4-3、水泵4-5、第一流量计和第二流量计；机组外壳4-8上还设有集水装置的控制屏4-4，用于设置水泵4-5的水压参数；清水室4-1和浑水室4-3之间设有用于过滤浑水的过滤板4-2。

进一步地，如图5所示，左侧水箱4-9上设有第二进水口和第三进水口，左侧水箱4-9上设有第二出水口和第三出水口，具体地，左侧水箱4-9的上部设有上进水口4-11、左侧水箱4-9的下部设有下进水口4-12；右侧水箱4-10的上部设有上出水口4-13，右侧水箱4-10的下部设有下出水口4-14，其中，下出水口4-14可用于试验结束后进行排水。优选地，上进水口4-11和下进水口4-12分别设置在左侧水箱4-9与土样箱体1连接侧的相对面上，同样地，上出水口4-13和下出水口4-14分别设置在右侧水箱4-10与土样箱体1连接侧的相对面上。进一步地，集水装置上还设有第一出水口4-6和第一进水口4-7，出水口4-6一端通过第一流量计与左侧水箱4-9的下进水口4-12连接，另一端通过水泵4-5与清水室4-1连接，可以将清水室4-1中的清水输送至左侧水箱4-9内；右侧水箱4-10的上出水口4-13通过第二流量计与集水装置的进水口4-7连接，使得从土样箱体1中排出的水可以通过右侧水箱4-10进入浑水室4-3中。浑水室4-3中的浑水经过过滤板4-2的过滤，进入清水室4-1内，并由水泵4-5再次输送至左侧水箱4-9中，实现循环。采用从左侧水箱下方进水，右侧水箱上方排水的方法，可以产生均匀的水流。优选地，在试验过程中，左侧水箱4-9的上进水口4-11和右侧水箱4-10的下出水口4-14保持关闭状态，水泵4-5可提供0 ~ 2 MPa的水压。

优选地，左侧水箱4-9和右侧水箱4-10均包括顶盖4-15、固定件4-16和密封垫；其中，密封垫可以是橡胶垫，设置在顶盖下方，可以保证水箱的密封性；固定件4-16可以是螺丝，用于将顶盖4-15压紧并固定在水箱顶部；试验过程中，先在水箱的顶盖4-15下放置橡胶垫，再通过螺丝等固定件4-16拧紧并固定顶盖，保证水箱的密封性。左侧水箱4-9和右侧水箱4-10与土样箱体1的连接侧设有多层滤网4-17，滤网4-17的过滤层由透水石组成，可以防止测试土样的颗粒被水流冲刷带走。

优选地，参照图6，数据采集装置5连接有位移传感器5-2和多个温度传感器5-3，其中，位移传感器5-2设置在土样箱体1上方的钢架上，用于测量测试土样顶部的位移量；温度传感器5-3设置在土样箱体1的后板1-3上预留的测温孔中，用于测量测试土样不同位置处的温度数据。数据采集装置5还包括数据采集仪5-1，用于采集位移传感器5-2监测到的位移量，以及各温度传感器5-3监测到的温度数据。

优选地，参照图7，监控装置6包括摄像机6-1和高度可调节的三脚架6-2，其中，摄像机6-1为高速摄像机，三脚架6-2的高度是可调节的；三脚架6-2用于支撑并固定摄像机6-1，将摄像机6-1架设在土样箱体1的观测面，便于在试验过程中，通过高速摄像机6-1对测试土样冻结和融化的过程进行连续拍摄，采集测试土样的监控数据，实现冻胀融沉试验过程的可视化。

优选地，基于本发明提供的用于冻胀融沉测试的装置，在进行冻胀融沉试验时，主要包括以下步骤：

首先，在土样箱体1中填筑测试土样：采用分层击实的方法在土样箱体1中填筑测试土样，测试土样顶部可以铺设防水卷材，防水卷材和土样箱体1的有机玻璃板内壁采用防水胶等进行防水粘结，防止试验过程中水流从土层顶面溢出。测试土样制备好后，将温度传感器5-3从土样箱体1后板1-3上预留的测温孔处***测试土样中，用于监测测试土样不同深度处的温度，同时做好测温孔处的密封，防止水流从测温孔处渗出；使位移传感器5-2与上控温板3-7接触，用于监测测试土样的冻胀和融沉量。

然后，连接数据采集仪5-1：通过恒温箱体2-2上预留的连接孔洞2-5和2-6，将温度传感器5-3和位移传感器5-2与数据采集仪5-1连接，对位移传感器进行初始值标定，设置采集时间间隔，对测试土样在试验过程中的温度和变形信息进行记录。

其次，利用集水循环装置模拟渗流作用：将集水装置中的清水室4-1和浑水室4-2中注满水，将集水装置出水口4-6与左侧水箱4-9的下进水口4-12连接，将右侧水箱4-10的上出水口4-13与集水装置的进水口4-7连接，集水装置与水箱的连接口处均设置有流量计，用于监测水流流速。打开左侧水箱4-9的下进水口4-12的阀门，左侧水箱4-9上进水口4-11、右侧水箱4-10上出水口4-13和下出水口4-14的阀门保持关闭，启动水泵4-5将清水室4-1中的水输送至水箱内，待水箱内的水位与测试土样的高度相同时，关闭水泵4-5，静置一定时长如一小时，使测试土样的土层饱和。最后将水泵4-5的压力值设为定值，提供一个定水头试验条件，同时打开右侧水箱4-10的上出水口4-13的阀门，实现水流在测试土样中的渗流过程。当流量计读数稳定后，持续渗流一段时间如24小时，从而排除渗流作用对测试土样变形的影响。

最后，温度控制和数据记录：保持渗流状态不变，将恒温箱2、上控温板3-7和下控温板3-8的温度设置为相同温度，并对测试土样进行一定时长的控温，保证测试土样内部温度一致，然后利用冷浴循环装置2分别调节上控温板3-7和下控温板3-8的温度至预设的冷端温度值和暖端温度值。通过数据采集仪5-1采集温度传感器5-3和位移传感器5-2的数据，记录测试土样的温度和变形信息，利用流量计测试试验水流的流速，通过高速摄像机6-1在测试土样冻结和融化过程中采集相应的监控数据。

在本实施例中，用于冻胀融沉测试的装置，通过集水循环装置模拟渗透作用，在冻胀融沉的试验过程中考虑了渗流作用的影响，且该装置针对小尺寸模型试验，试验成本低，操作简便，便于进行重复试验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，包括：

恒温箱，设置于所述恒温箱中用于盛放测试土样的土样箱体；

用于控制所述测试土样温度的冷浴循环装置，包括控温板和制冷机组；所述控温板一端与所述土样箱体连接，另一端通过连接管与所述制冷机组连接；

用于模拟渗流作用的集水循环装置，包括集水装置、设置于所述土样箱体两相对侧的第一水箱和第二水箱；所述集水装置上设有第一进水口和第一出水口，所述第一出水口与所述第一水箱连接，所述第一进水口与所述第二水箱连接；

用于采集冻胀融沉量的数据采集装置，连接有位移传感器和多个温度传感器；所述位移传感器设置在所述土样箱体的上方，用于测量所述测试土样顶部的位移量；所述多个温度传感器均匀设置于所述土样箱体内侧，用于测量所述测试土样不同位置处的温度数据。

2.根据权利要求1所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述集水装置包括第一机组外壳、设置于所述第一机组外壳内的清水室、浑水室、水泵、第一流量计和第二流量计；所述清水室和所述浑水室之间设有用于过滤浑水的过滤板。

3.根据权利要求2所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述第一水箱的上部设有第二进水口、所述第一水箱的下部设有第三进水口；所述第二水箱的上部设有第二出水口、所述第二水箱的下部设有第三出水口；

所述第一出水口一端通过所述第一流量计与所述第三进水口连接；所述第一出水口另一端通过所述水泵与所述清水室连接；

所述第一进水口通过所述第二流量计与所述第二出水口连接。

4.根据权利要求2所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述第一水箱和所述第二水箱均包括顶盖、固定件、密封垫；

所述密封垫设置在所述顶盖下方，所述固定件用于将所述顶盖压紧并固定在水箱顶部；

所述土样箱体与所述第一水箱的连接侧，以及所述土样箱体与所述第二水箱的连接侧，均设有多层滤网；所述滤网的过滤层由透水石组成。

5.根据权利要求2所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述集水装置还包括设置于所述第一机组外壳上的控制屏，所述控制屏用于设置所述水泵的水压参数。

6.根据权利要求1所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述制冷机组包括第二机组外壳、设置于所述第二机组外壳内的冷媒水箱和制冷机；所述冷浴循环装置还包括设置于所述第二机组外壳上的电子显示屏，所述电子显示屏用于设置所述制冷机的温度参数。

7.根据权利要求6所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述控温板至少包括第一控温板和第二控温板，所述第一控温板与所述土样箱体的顶部连接，所述第二控温板与所述土样箱体的底部连接；所述制冷机组至少包括与所述第一控温板连接的第一制冷机组、与所述第二控温板连接的第二制冷机组；

所述第一制冷机组上设有第一冷媒进出口，所述第二制冷机组上设有第二冷媒进出口；

所述第一控温板上设有与所述第一冷媒进出口配合连接的第三冷媒进出口，所述第二控温板上设有与所述第二冷媒进出口配合连接的第四冷媒进出口。

8.根据权利要求1所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述土样箱体是通过由双层有机玻璃组成的前板、后板、左板和右板组合构成的密闭箱体，所述双层有机玻璃的内部为真空状态；

所述土样箱体的目标侧开有纵向等间距分布的测温孔，在所述测温孔中布设有所述温度传感器；所述温度传感器的测温探头布设在所述测温孔中，并朝向所述测试土样；所述目标侧垂直于所述土样箱体连接所述第一水箱和所述第二水箱的两相对侧；

所述土样箱体的后板、左板和右板周围均填充有保温材料，所述左板、所述右板、所述左板侧填充的保温材料和所述右板侧填充的保温材料上，均设有均匀分布的渗透孔。

9.根据权利要求1所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述恒温箱包括操作台和恒温箱体，所述用于冻胀融沉测试的装置还包括监控装置；

所述恒温箱体具有透明箱门，所述恒温箱体的两相对侧设有连接孔洞；所述操作台用于控制所述恒温箱体内部的环境温度；

所述透明箱门和所述监控装置与所述土样箱体目标侧的相对侧相对设置；

所述透明箱门由内部为真空状态的双层有机玻璃组成，所述透明箱门的双层有机玻璃之间设有发热光圈，用于防止所述透明箱门结霜；所述发热光圈在所述监控装置采集所述测试土样的监控数据时打开；

所述监控装置包括摄像机和高度可调节的三脚架，所述三脚架用于支撑并固定所述摄像机。

10.根据权利要求9所述的用于冻胀融沉测试的装置，其特征在于，所述用于冻胀融沉测试的装置还包括固定机构，所述固定机构包括承压台和钢架，所述承压台设置在所述土样箱体的下方，所述钢架设置在所述土样箱体的左右两侧和上方；

所述承压台与所述钢架配合以将所述土样箱体固定在所述恒温箱体内；所述位移传感器设在所述土样箱体上方的钢架上；

所述数据采集装置还包括数据采集仪，所述数据采集仪用于采集所述位移传感器检测的位移量，以及各所述温度传感器检测的温度数据。

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