JP2020520422A - マルチパラメータ動的採取可能な人工地層凍結の実験装置及び実験方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記土壌サンプル容器は、上蓋と、筒体と、底板とを有し、前記底板は、前記筒体の底端に固結され、前記上蓋は、前記筒体の頂端に載置され、前記上蓋、前記筒体及び前記底板によりチャンバーが囲まれ、前記上蓋は、上下移動可能であり、前記上蓋には、中心孔が設けられ、前記筒体の側壁には、複数の第1リード線孔が設けられ、
前記データ採取システムは、データ採取パネルと、水分採取手段と、塩分採取手段と、を有し、前記データ採取パネルは、前記チャンバー内に水平に設けられ、前記チャンバーを第1収容空間と第2収容空間とに画分し、前記第1収容空間は、前記第2収容空間の上方に位置し、前記土壌サンプルを収容することに用いられ、前記データ採取パネルには、複数の塩分採取素子と複数の水分採取素子とが設けられ、前記水分採取手段は、前記水分採取素子により前記土壌サンプルの水分データを動的採取し、前記塩分採取手段は、前記塩分採取素子により前記土壌サンプルの塩分データを動的採取し、前記データ採取パネルは、前記チャンバー内に上下移動可能であり、
前記凍結システムは、冷凍機と、液体供給管と、液戻り管と、冷凍器と、を有し、前記冷凍器は、前記第1収容空間内に縦方向に設けられ、前記冷凍器の底端が前記データ採取パネルに接続され、前記冷凍器の頂端が前記中心孔を通して前記土壌サンプル容器外に延出し、前記冷凍機は、それぞれに前記液体供給管と前記液戻り管とを介して前記冷凍器の頂端に連接され、低温又は高温媒体を生成してポンプ輸送することに用いられ、前記冷凍機と、前記液体供給管と、前記冷凍器と、前記液戻り管と、前記冷凍機とが順次に連通して前記媒体の循環回路を形成し、前記媒体は、前記土壌サンプルを凍結又は強制解凍するよう、前記冷凍器内に前記土壌サンプルと熱交換を行うマルチパラメータ動的採取可能な人工地層凍結の実験装置。
前記底板には、第2リード線孔が設けられ、前記底板の外縁には、前記筒体に接続されるための複数のねじ穴が設けられ、前記底板には、凸台が設けられ、前記底板の下表面には、前記第2リード線孔を経由する第1リード線溝が設けられ、前記筒体の内径は、0.1〜2mであり、深さは、0.5〜2mであり、好ましくは、前記筒体の内径は、1mであり、深さは、1mであり、好ましくは、3つの前記補強リブは、前記外筒の頂端、底端及び中央部にそれぞれ設けられ、好ましくは、前記内筒は、ポリ塩化ビニールの材質であり、好ましくは、前記外筒は、アルミニウム合金の材質あり、 好ましくは、前記筒体底端に設けられる前記補強リブには、複数の縦方向のねじ穴が設けられ、複数の第2ボルトは、複数の前記ねじ穴を通して前記筒体を前記底板に固結する。
好ましくは、前記上層パネルは、プラスチックの材質であり、前記下層パネルは、金属の材質であり、前記下層パネルは、前記上層パネルにおける下表面の円形溝内に設けられ、好ましくは、前記第2シールリングは、2つ設けられ、好ましくは、前記上層パネルは、ポリ塩化ビニールの材質であり、好ましくは、前記下層パネルは、アルミニウム合金の材質であり、好ましくは、前記第2リード線溝ごとには、前記素子配置孔が5つ設けられる。
前記液体供給管及び前記液戻り管における前記冷凍機に近い一端には、それぞれ前記液体供給管と前記液戻り管との開閉のための制御弁が設けられ、前記液体供給管及び前記液戻り管における前記冷凍器に近い一端には、それぞれ手動調整弁が設けられ、前記液体供給管及び前記液戻り管には、それぞれ流量計が設けられ、前記冷凍器の前記上蓋外に延出する部分には、保温カバーが設けられ、好ましくは、前記上蓋の移動に適応するために前記保温カバーは、変形可能であり、好ましくは、前記媒体は、アルコールであり、好ましくは、前記内管と前記外管とは、赤銅パイプの材質であり、 好ましくは、前記冷凍器の外径は、80mmである。
サブステップ1.1)の装着と検査が完了後、土壌サンプルを土壌サンプル容器に層ごとに充填させ、土壌サンプルが土壌サンプル容器の第1リード線孔と平行に充填された時に、水準器を用いて土壌サンプルが充填された平面の平坦度を測定し、土壌サンプル充填を、その平面が水平になるまで調整し、その後温度採取パネルを土壌サンプル容器内に取り付け、温度データ線を第1リード線孔から引き出し、その上第1リード線孔の隙間を密封させ、内筒上の目盛線を介して充填された土壌サンプルの高さを制御し、上蓋の下表面にある位置まで土壌サンプル充填を続け、水準器を用いて土壌サンプル平面の平坦度を測定し、土壌サンプル平面を、その平面が水平になるまで調整し、それで上蓋を取り付け、水平テスタを使用して上蓋が水平になるかどうかを測定し、上蓋が要求された水平を満たした後、変位採取装置を上蓋の上表面に取り付ける、土壌サンプル充填というサブステップ1.2)と、
サブステップ1.2)における土壌サンプル充填完了後、冷凍器の上蓋から延出される部分には、保温カバーを取り付け、冷凍器の内管は、液体供給管を介して冷凍機に連通し、冷凍器の外管は、液戻り管を介して冷凍機に連通し、液体供給管及び液戻り管における冷凍器に近い一端には、手動調整弁をそれぞれ取り付け、冷凍機に近い一端には、制御弁をそれぞれ取り付け、手動調整弁と制御弁の間には、流量計をそれぞれ取り付ける、凍結管を接続するというサブステップ1.3)と、
温度採取素子を、温度データ線を介して温度採取手段のデータ線に接続し、塩分採取素子を、塩分データ線を介して塩分採取手段のデータ線に接続し、水分採取素子を、水分データ線を介して水分採取手段のデータ線に接続する、データ採取システムを接続するというサブステップ1.4)と、
を有する試験準備というステップ1)と、
冷凍機の冷凍設備を起動し、媒体の温度を-30℃までに低下させる、というサブステップ2.1)と、
液体供給管及び液戻り管における制御弁、手動調整弁をそれぞれ開け、その後冷凍機のポンプ輸送装置を起動し、流量計に基づいて手動調整弁により媒体の流量を制御する、というサブステップ2.2)と、
温度採取手段、水分採取手段及び塩分採取手段を起動し、土壌サンプルの温度、水分及び塩分のデータをそれぞれ自動採取し、変位採取装置を用いて土壌サンプルの凍上率を手動採取する、というサブステップ2.3)と、
温度採取手段によって採取された温度データの値は、3回で連続的に同様になると、土壌サンプルは、定常凍結状態になり、媒体をポンプ輸送することを停止させ、データ採取システムを停止する、というサブステップ2.4)と、
冷凍機の加熱設備を用いて媒体が40℃まで加熱させ且つポンプ輸送し、凍結された土壌サンプルに対して強制解凍を行い、温度採取手段を用いて解凍状況を監視し、土壌サンプルの温度が0℃以上になると解凍を終了させ、制御弁を閉じて媒体の循環を停止させ、土壌サンプルが解凍される過程においてサブステップ2.3)を繰り返し、土壌サンプルの温度、水分、塩分、及び凍上率のデータをそれぞれ自動採取する、というサブステップ2.5)と、
液体供給管及び液戻り管と冷凍器との間の接続を切断し、油圧シリンダによりデータ採取パネルを押し動かして上に向かって移動させ、よって土壌体を押し動かして上に向かって移動させ、データ採取パネルが第1リード線孔にある平面位置に近い位置に押し動かされた時、土壌サンプル容器における第1リード線孔が位置する平面より上の土壌サンプルを除去し、その上温度データ線と温度採取手段のデータ線との間の接続を切断し、温度採取パネルを外し、第1リード線孔をプラスチック螺子により閉栓し、そして油圧シリンダを利用してデータ採取パネルを土壌サンプル容器の頂端までに押し続けて、土壌サンプルを全部取り除き、データ採取パネルの整理を行い、水分採取プロッブと塩分採取プロッブの検査を行い、検査完了後、油圧シリンダを制御することによりデータ採取パネルを土壌サンプル容器の底部位置に戻させる、というサブステップ2.6)と、
土壌サンプルを変更し、サブステップ1.2)〜1.4)及びステップ2)を繰り返し、別の土壌サンプルに対して試験を行い、その温度、水分、塩分、及び凍上率のデータの自動採取を行う、というサブステップ2.7)と、
と有する、試験を行うというステップ2)と、
単一試験における同じ時点で取得した同一輪径の温度監視データに対する選別を行い、その他のデータと大きい差異があるデータを取り除き、正確のデータに対して平均値をその時点でその位置での温度測定データとして求め、同じ平面上の異なる位置の温度の時間に伴う変化規則を、曲線図に作成し、同様な方法で塩分、水分、及び凍上についてもデータ処理を行う、試験データ処理というステップ3)と、
を含む、ことを特徴とするマルチパラメータ動的採取可能な人工地層凍結の実験装置を用いて実験を行う方法。
前記サブステップ1.2)において、前記土壌サンプルの土質は、粘土と、砂土と、砂質粘土との中の1つであり、前記土壌サンプルの含水率は、0〜40%であり、好ましくは、20-40%であり、
前記サブステップ1.2)において、前記土壌サンプルを調製するための水溶液の塩分含有量は、1%〜3%であり、
前記サブステップ1.3)において、温度採取手段の測定時間間隔は、10〜60minであり、水分採取手段及び塩分採取手段の測定時間間隔は、30〜60minであり、変位採取装置のデータ採取時間間隔は、30〜60minであり、
前記サブステップ2.6)において、油圧シリンダの毎回の押動かし高さは、5〜20cmである。
水準器を用いて土壌サンプル容器1の設置場所について検出を行って、土壌サンプル容器1が水平の地面に置かれることを確保し、上蓋11を外し、油圧システム3の油圧制御装置31を起動し、油圧シリンダ33がデータ採取パネル21を推進して上昇させることによってデータ採取パネル21を土壌サンプル容器1の頂端に上昇させ、且つデータ採取パネル21に設けられる水分採取プロッブ223及び塩分採取プロッブ220を検査し、検査完了後、油圧シリンダ33への制御によってデータ採取パネル21を土壌サンプル容器1の底部位置に戻させ、冷凍器44をデータ採取パネル21の冷凍器ベース219に取り付ける、試験設備を装着して検査するというサブステップ1.1)と、
サブステップ1.1)の装着と検査が完了後、土壌サンプルを土壌サンプル容器1に層ごとに充填させ、土壌サンプルが土壌サンプル容器1の第1リード線孔124と平行に充填された時に、水準器を用いて土壌サンプルが充填された平面の平坦度を測定し、土壌サンプル充填を、その平面が水平になるまで調整し、その後温度採取パネル23を土壌サンプル容器1内に取り付け、温度データ線235を第1リード線孔124から引き出し、その上第1リード線孔124の隙間をエポキシ樹脂で密封させ、内筒122上の目盛線を介して充填された土壌サンプルの高さを制御し、上蓋11の下表面にある位置まで土壌サンプル充填を続け、水準器を用いて土壌サンプル平面の平坦度を測定し、土壌サンプル平面を、その平面が水平になるまで調整し、それで上蓋11を取り付け、水平テスタ116を使用して上蓋11が水平になるかどうかを測定し、上蓋11が要求された水平を満たした後、変位採取装置27を上蓋11の上表面に取り付ける、土壌サンプル充填というサブステップ1.2)と、
サブステップ1.2)における土壌サンプル充填完了後、冷凍器44の上蓋11から延出される部分には、保温カバー48を取り付け、冷凍器44の内管441は、液体供給管42を介して冷凍機41に連通し、冷凍器の外管442は、液戻り管43を介して冷凍機41に連通し、液体供給管42及び液戻り管43における冷凍器44に近い一端には、手動調整弁46をそれぞれ取り付け、冷凍機41に近い一端には、制御弁45をそれぞれ取り付け、手動調整弁46と制御弁45の間には、流量計47をそれぞれ取り付ける、凍結管を接続するというサブステップ1.3)と、
温度採取素子231を、温度データ線235を介して温度採取手段24のデータ線に接続し、塩分採取素子213を、塩分データ線222を介して塩分採取手段26のデータ線に接続し、水分採取素子214を、水分データ線224を介して水分採取手段25のデータ線に接続する、データ線を接続するというサブステップ1.4)と、
を有する試験準備というステップ1)と、
冷凍機の冷凍設備を起動し、媒体の温度を-30℃までに低下させる、というサブステップ2.1)と、
液体供給管42及び液戻り管43における制御弁45、手動調整弁46をそれぞれ開け、その後冷凍機41のポンプ輸送装置を起動し、流量計47に基づいて手動調整弁46により媒体の流量を制御する、というサブステップ2.2)と、
温度採取手段24、水分採取手段25及び塩分採取手段26を起動し、土壌サンプルの温度、水分及び塩分のデータをそれぞれ自動的に採取し、変位採取装置27を用いて土壌サンプルの凍上率を手動的に採取する、というサブステップ2.3)と、
温度採取手段24によって採取された温度データの値が3回で連続的に同様になると、土壌サンプルは、定常凍結状態になり、媒体のポンプ輸送を停止させる、というサブステップ2.4)と、
冷凍機41の加熱設備を用いて媒体が40℃まで加熱させ且つポンプ輸送し、凍結された土壌サンプルに対して強制解凍を行い、温度採取手段24を用いて解凍状況を監視し、土壌サンプルの温度が0℃以上になると解凍を終了させ、制御弁45を閉じて媒体の循環を停止させ、土壌サンプルが解凍される過程においてサブステップ2.3)を繰り返し、土壌サンプルの温度、水分、塩分、及び凍上率のデータをそれぞれ自動的に採取する、というサブステップ2.5)と、
液体供給管42及び液戻り管43と冷凍器44との間の接続を切断し、油圧シリンダ33によりデータ採取パネル21を押し動かして上に向かって移動させ、よって土壌体を押し動かして上に向かって移動させ、データ採取パネル21が第1リード線孔124にある平面位置に近い位置に押し動かされた時、土壌サンプル容器1における第1リード線孔124が位置する平面より上の土壌サンプルを除去し、その上温度データ線235と温度採取手段24のデータ線との間の接続を切断し、温度採取パネル23を外し、第1リード線孔124をプラスチック螺子126により閉栓し、そして油圧シリンダ33を利用してデータ採取パネル21を土壌サンプル容器1の頂端までに押し続けて、土壌サンプルを全部取り除き、データ採取パネル21の整理を行い、水分採取プロッブ223と塩分採取プロッブ220の検査を行い、検査完了後、油圧シリンダ33を制御することによりデータ採取パネル21を土壌サンプル容器1の底部位置に戻させる、というサブステップ2.6)と、
土壌サンプルを変更し、サブステップ1.2)〜1.4)及びステップ2)を繰り返し、全ての土壌サンプルが全部測定完了するまで、その温度、水分、塩分、及び凍上率のデータの自動採取を行う、というサブステップ2.7)と、
と有する、試験を行うというステップ2)と、
単一試験における同じ時点で取得した同一輪径の温度監視データに対する選別を行い、その他のデータと大きい差異があるデータを取り除き、残りの正確の温度データに対して平均値をその時点でその位置での温度測定データとして求め、同じ平面上の異なる位置の温度の時間に伴う変化規則を、曲線図に作成し、同様な方法で塩分、水分、及び凍上についてもデータ処理を行う、試験データ処理というステップ3)と、
を含む、マルチパラメータ動的採集可能な人工地層凍結の実験装置を用いて人工地層凍結を行う実験方法。データを整理することで、塩漬地層の凍結規則を総括し、塩漬地層凍結方法の施工凍結方案の設計に指導及びアドバイスを提出した。
11 上蓋
111 内層カバープレート
112 外層カバープレート
113 中心孔
114 凸縁
115 第1ボルト
116 水平テスタ
117 第1溝
118 ハンドル
119 第1シールリング
12 筒体
121 外筒
122 内筒
123 補強リブ
124 第1リード線孔
125 第2溝
126 プラスチック螺子
127 第2ボルト
128 耐荷重リング
13 底板
131 第2リード線孔
132 凸台
133 シリンダ槽
134 第1リード線溝
15 第1収容空間
16 第2収容空間
2 データ採取システム
21 データ採取パネル
211 第2リード線溝
212 素子配置孔
213 塩分採取素子
214 水分採取素子
215 上層パネル
216 下層パネル
217 第2シールリング
218 第3リード線孔
219 冷凍器ベース
220 塩分採取プロッブ
221 素子ベース
222 塩分データ線
223 水分採取プロッブ
224 水分データ線
23 温度採取パネル
231 温度採取素子
232 内円環
233 外円環
234 鋼ストランド
235 温度データ線
236 第3リード線溝
237 スプリングワイヤースリーブ
24 温度採取手段
25 水分採取手段
26 塩分採取手段
27 変位採取装置
271 変位計
272 変位装置ベース
273 ノブボルト
274 立柱
275 横梁
3 油圧システム
31 油圧制御装置
32 オイルパイプ
33 油圧シリンダ
4 凍結システム
41 冷凍機
42 液体供給管
43 液戻り管
44 冷凍器
441 内管
442 外管
443 ネジ端部
444 突出円環
45 制御弁
46 手動調整弁
47 流量計
48 保温カバー
Claims (10)
- 人工地層の土壌サンプルを凍結又は強制解凍することができる、近海塩漬地層凍結の試験環境を模擬するためのマルチパラメータ動的採取可能な人工地層凍結の実験装置であって、
土壌サンプル容器と、データ採取システムと、凍結システムと、を備え、
前記土壌サンプル容器は、上蓋と、筒体と、底板とを有し、前記底板は、前記筒体の底端に固結され、前記上蓋は、前記筒体の頂端に載置され、前記上蓋、前記筒体及び前記底板によりチャンバーが囲まれ、前記上蓋は、上下移動可能であり、前記上蓋には、中心孔が設けられ、前記筒体の側壁には、複数の第1リード線孔が設けられ、
前記データ採取システムは、データ採取パネルと、水分採取手段と、塩分採取手段と、を有し、前記データ採取パネルは、前記チャンバー内に水平に設けられ、前記チャンバーを第1収容空間と第2収容空間とに画分し、前記第1収容空間は、前記第2収容空間の上方に位置し、前記土壌サンプルを収容することに用いられ、前記データ採取パネルには、複数の塩分採取素子と複数の水分採取素子とが設けられ、前記水分採取手段は、前記水分採取素子により前記土壌サンプルの水分データを動的採取し、前記塩分採取手段は、前記塩分採取素子により前記土壌サンプルの塩分データを動的採取し、前記データ採取パネルは、前記チャンバー内に上下移動可能であり、
前記凍結システムは、冷凍機と、液体供給管と、液戻り管と、冷凍器と、を有し、前記冷凍器は、前記第1収容空間内に縦方向に設けられ、前記冷凍器の底端が前記データ採取パネルに接続され、前記冷凍器の頂端が前記中心孔を通して前記土壌サンプル容器外に延出し、前記冷凍機は、それぞれに前記液体供給管と前記液戻り管とを介して前記冷凍器の頂端に連接され、低温又は高温媒体を生成してポンプ輸送することに用いられ、前記冷凍機と、前記液体供給管と、前記冷凍器と、前記液戻り管と、前記冷凍機とが順次に連通して前記媒体の循環回路を形成し、前記媒体は、前記土壌サンプルを凍結又は強制解凍するよう、前記冷凍器内に前記土壌サンプルと熱交換を行う、
ことを特徴とするマルチパラメータ動的採取可能な人工地層凍結の実験装置。 - 前記上蓋は、環状構造であり、前記上蓋は、内層カバープレートと外層カバープレートとを組み合せてなり、前記内層カバープレートは、プラスチックの材質であり、前記外層カバープレートは、金属の材質であり、前記外層カバープレートは、前記内層カバープレートの上表面に設けられ、前記内層カバープレートの下表面は、前記土壌サンプルに接触し、
好ましくは、前記内層カバープレートは、複数の扇形環状内板により接続されてなり、2枚の前記扇形環状内板の接続箇所には、それぞれ上へ延びる凸縁が設けられ、前記凸縁は、外層カバープレートの上方に延び、前記凸縁には、それぞれ複数のボルト穴が設けられ、複数の第1ボルトは、複数の前記ボルト穴を通して複数の前記扇形環状内板を順次に接続し、
好ましくは、前記外層カバープレートは、複数の扇形環状外板から構成され、複数の前記扇形環状内板の上表面には、それぞれ扇形環状溝が設けられ、複数の前記扇形環状外板は、前記扇形環状溝内に嵌入され、
好ましくは、前記内層カバープレートは、2枚の前記扇形環状内板から構成され、
好ましくは、前記内層カバープレートは、ポリ塩化ビニールの材質であり、
好ましくは、前記外層カバープレートは、アルミニウム合金の材質であり、
好ましくは、前記扇形環状外板ごとには、それぞれ第1溝が設けられ、前記第1溝内には、ハンドルが設けられ、前記ハンドルと前記扇形環状外板とは、回動可能に接続され、前記第1溝内には、水平テスタがさらに設けられ、
好ましくは、前記上蓋の外周には、第1シールリングが設けられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 前記筒体は、外筒と、前記外筒の内側に設けられる内筒とを備え、前記内筒は、プラスチックの材質であり、前記外筒は、金属の材質であり、前記外筒の外壁には、複数の環状の補強リブが配設され、そのうち1つの前記補強リブには、同一の高さで複数の円形の第2溝が等間隔に設けられ、前記第1リード線孔は、前記第2溝内に設けられ、前記第1リード線孔は、前記補強リブと、前記外筒と、前記内筒とを貫通し、前記第1リード線孔の内壁には、ねじ山が設けられ且つプラスチック螺子が取り付け可能であり、前記内筒の内壁には、縦方向の目盛線が設けられ、前記内筒の内壁には、前記データ採取パネルが載置されるための耐荷重リングが設けられ、
前記底板には、第2リード線孔が設けられ、前記底板の外縁には、前記筒体に接続されるための複数のねじ穴が設けられ、前記底板には、凸台が設けられ、前記底板の下表面には、前記第2リード線孔を経由する第1リード線溝が設けられ、
前記筒体の内径は、0.1〜2mであり、深さは、0.5〜2mであり、
好ましくは、前記筒体の内径は、1mであり、深さは、1mであり、
好ましくは、3つの前記補強リブは、前記外筒の頂端、底端及び中央部にそれぞれ設けられ、
好ましくは、前記内筒は、ポリ塩化ビニールの材質であり、
好ましくは、前記外筒は、アルミニウム合金の材質あり、
好ましくは、前記筒体底端に設けられる前記補強リブには、複数の縦方向のねじ穴が設けられ、複数の第2ボルトは、複数の前記ねじ穴を通して前記筒体を前記底板に固結する、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 前記データ採取パネルは、上層パネルと下層パネルとから構成され、前記データ採取パネルには、第3リード線孔が設けられ、前記上層パネルの中心位置には、冷凍器ベースが設けられ、前記冷凍器が記冷凍器ベースに接続され、前記上層パネルの外縁には、複数の第2シールリングが設けられ、前記上層パネルには、径方向に沿って複数の第2リード線溝が設けられ、前記第2リード線溝ごとには、複数の素子配置孔が設けられ、前記素子配置孔ごとには、1つの塩分採取素子と1つの水分採取素子が設けられ、
前記塩分採取素子は、塩分採取プロッブと、素子ベースと、塩分データ線とからなり、前記塩分採取プロッブは、前記土壌サンプルに設けられ、前記素子ベースによって前記素子配置孔内に固設され、前記塩分採取プロッブが前記塩分データ線に接続され、
前記水分採取素子は、水分採取プロッブと、素子ベースと、水分データ線とからなり、前記水分採取プロッブは、前記土壌サンプルに設けられ、前記素子ベースによって前記素子配置孔内に固設され、前記水分採取プロッブが前記水分データ線に接続され、
前記塩分データ線と前記水分データ線とは、それぞれ前記第2リード線溝内に設けられ、且つ、前記第3リード線孔、前記第2収容空間及び前記第2リード線孔を順次に通して前記筒体外に引き出され、前記塩分データ線が前記塩分採取手段のデータ線に接続され、前記水分データ線が前記水分採取手段のデータ線に接続され、
好ましくは、前記第2収容空間内の前記塩分データ線と前記水分データ線とは、それぞれスプリングケ−ブルに設けられ、
好ましくは、前記上層パネルは、プラスチックの材質であり、前記下層パネルは、金属の材質であり、前記下層パネルは、前記上層パネルにおける下表面の円形溝内に設けられ、
好ましくは、前記第2シールリングは、2つ設けられ、
好ましくは、前記上層パネルは、ポリ塩化ビニールの材質であり、
好ましくは、前記下層パネルは、アルミニウム合金の材質であり、
好ましくは、前記第2リード線溝ごとには、前記素子配置孔が5つ設けられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 前記データ採取システムは、前記第1収容空間の中央部の土壌サンプルに水平に設けられ、内円環、外円環及び複数の鋼ストランドにより構成される温度採取パネルをさらに備え、前記鋼ストランドが前記内円環と前記外円環とにそれぞれ接続され、前記鋼ストランドごとには、複数の温度採取素子が設けられ、前記温度採取素子ごとには、温度データ線が接続され、前記外円環の外縁には、第3リード線溝が設けられ、前記温度データ線が前記第3リード線溝内に設けられ、
全ての前記温度データ線は、集約された後前記第1リード線孔に入り、且つ前記第1リード線孔を介して温度採取手段のデータ線に接続され、集約された際にスプリングワイヤースリーブが全ての前記温度データ線の外部に配設され、温度採取データ線が前記第1リード線孔を通した後前記温度データ採取手段のデータ線に接続され、前記温度採取手段が前記温度採取素子により前記土壌サンプルの温度データを動的採取し、前記温度採取パネルが前記筒体内に上下移動可能であり、
好ましくは、前記鋼ストランドは、六本設けられ、放射状に均等分布され、
好ましくは、前記温度採取素子は、コンスタンタンと銅線とから製作される熱電対である、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 油圧制御装置と、オイルパイプと、油圧シリンダとから構成される油圧システムをさらに備え、前記油圧制御装置は、前記オイルパイプを介して前記油圧シリンダに給油し、複数の前記油圧シリンダは、前記第2収容空間内に設けられ、前記油圧シリンダは、底端が前記底板に接続され、頂端が前記データ採取パネルに当接され、前記油圧制御装置は、前記オイルパイプによって前記油圧シリンダの昇降を制御することができ、前記油圧シリンダの昇降は、前記データ採取パネルの昇降を推し進めることができ、前記油圧シリンダは、多段油圧シリンダであり、
好ましくは、前記油圧シリンダは、4つ設けられ、
好ましくは、前記凸台には、複数のシリンダ槽が設けられ、前記油圧シリンダの底端が前記シリンダ槽内にそれぞれ設けられ、
好ましくは、前記シリンダ槽は、4つ設けられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 前記冷凍機は、冷凍設備、加熱設備及びポンプ輸送設備を有し、前記土壌サンプルを凍結又は強制解凍させる機能を実現することができ、
前記冷凍器の底端には、ネジ端部が設けられ、前記冷凍器は、前記ネジ端部を介して前記冷凍器ベースに螺接され、前記冷凍器の頂端は、前記中心孔を通して前記上蓋外に延び、前記冷凍器は、内管と前記内管の外周に配設される外管とからなるケーシング構造であり、前記外管の外径は、8〜159mmであり、前記内管の外径は、前記外管の外径の √2/2倍であり、前記外管の底端は、封止され、前記内管は、底部が前記外管の底部に連通し、頂端が前記液体供給管に連通し、前記液戻り管は、前記外管の上段の側壁に接続され、前記外管の頂端には、前記外管を閉栓するための突出円環が設けられ、
前記液体供給管及び前記液戻り管における前記冷凍機に近い一端には、それぞれ前記液体供給管と前記液戻り管との開閉のための制御弁が設けられ、前記液体供給管及び前記液戻り管における前記冷凍器に近い一端には、それぞれ手動調整弁が設けられ、前記液体供給管及び前記液戻り管には、それぞれ流量計が設けられ、前記冷凍器の前記上蓋外に延出する部分には、保温カバーが設けられ、
好ましくは、前記上蓋の移動に適応するために前記保温カバーは、変形可能であり、
好ましくは、前記媒体は、アルコールであり、
好ましくは、前記内管と前記外管とは、赤銅パイプの材質であり、
好ましくは、前記冷凍器の外径は、80mmである、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 変位採取装置をさらに備え、2つの前記変位採取装置は、前記土壌サンプルを凍結させている過程における前記上蓋の変位量を採取するように、前記上蓋の上表面に設けられ、前記変位採取装置は、変位計と、横梁と、立柱と、変位装置ベースとから構成され、前記立柱は、前記変位装置ベースによって前記筒体の頂端に設けられ、前記横梁は、前記上蓋と平行に設けられ、前記横梁の一端は、前記立柱に配設されてノブボルトにより固定され、前記横梁は、前記立柱に沿って上下移動可能であり、前記変位計は、前記上蓋の上表面に立設され、前記変位計の底端は、前記上蓋の上表面に当接され、前記変位計は、ノブボルトによって前記横梁の他端に固設される、
ことを特徴とする請求項1に記載の実験装置。 - 水準器を用いて土壌サンプル容器の設置場所について検出を行って、土壌サンプル容器が水平の地面に置かれることを確保し、上蓋を外し、油圧システムの油圧制御装置を起動し、油圧シリンダがデータ採取パネルを推進して上昇させることによってデータ採取パネルを土壌サンプル容器の頂端に上昇させ、且つデータ採取パネルに設けられる水分採取プロッブ及び塩分採取プロッブを検査し、検査完了後、油圧シリンダへの制御によってデータ採取パネルを土壌サンプル容器の底部位置に戻させ、冷凍器をデータ採取パネルの冷凍器ベースに取り付ける、試験設備を装着して検査するというサブステップ1.1)と、
サブステップ1.1)の装着と検査が完了後、土壌サンプルを土壌サンプル容器に層ごとに充填させ、土壌サンプルが土壌サンプル容器の第1リード線孔と平行に充填された時に、水準器を用いて土壌サンプルが充填された平面の平坦度を測定し、土壌サンプル充填を、その平面が水平になるまで調整し、その後温度採取パネルを土壌サンプル容器内に取り付け、温度データ線を第1リード線孔から引き出し、その上第1リード線孔の隙間を密封させ、内筒上の目盛線を介して充填された土壌サンプルの高さを制御し、上蓋の下表面にある位置まで土壌サンプル充填を続け、水準器を用いて土壌サンプル平面の平坦度を測定し、土壌サンプル平面を、その平面が水平になるまで調整し、それで上蓋を取り付け、水平テスタを使用して上蓋が水平になるかどうかを測定し、上蓋が要求された水平を満たした後、変位採取装置を上蓋の上表面に取り付ける、土壌サンプル充填というサブステップ1.2)と、
サブステップ1.2)における土壌サンプル充填完了後、冷凍器の上蓋から延出される部分には、保温カバーを取り付け、冷凍器の内管は、液体供給管を介して冷凍機に連通し、冷凍器の外管は、液戻り管を介して冷凍機に連通し、液体供給管及び液戻り管における冷凍器に近い一端には、手動調整弁をそれぞれ取り付け、冷凍機に近い一端には、制御弁をそれぞれ取り付け、手動調整弁と制御弁の間には、流量計をそれぞれ取り付ける、凍結管を接続するというサブステップ1.3)と、
温度採取素子を、温度データ線を介して温度採取手段のデータ線に接続し、塩分採取素子を、塩分データ線を介して塩分採取手段のデータ線に接続し、水分採取素子を、水分データ線を介して水分採取手段のデータ線に接続する、データ採取システムを接続するというサブステップ1.4)と、
を有する試験準備というステップ1)と、
冷凍機の冷凍設備を起動し、媒体の温度を-30℃までに低下させる、というサブステップ2.1)と、
液体供給管及び液戻り管における制御弁、手動調整弁をそれぞれ開け、その後冷凍機のポンプ輸送装置を起動し、流量計に基づいて手動調整弁により媒体の流量を制御する、というサブステップ2.2)と、
温度採取手段、水分採取手段及び塩分採取手段を起動し、土壌サンプルの温度、水分及び塩分のデータをそれぞれ自動採取し、変位採取装置を用いて土壌サンプルの凍上率を手動採取する、というサブステップ2.3)と、
温度採取手段によって採取された温度データの値は、3回で連続的に同様になると、土壌サンプルは、定常凍結状態になり、媒体をポンプ輸送することを停止させ、データ採取システムを停止する、というサブステップ2.4)と、
冷凍機の加熱設備を用いて媒体が40℃まで加熱させ且つポンプ輸送し、凍結された土壌サンプルに対して強制解凍を行い、温度採取手段を用いて解凍状況を監視し、土壌サンプルの温度が0℃以上になると解凍を終了させ、制御弁を閉じて媒体の循環を停止させ、土壌サンプルが解凍される過程においてサブステップ2.3)を繰り返し、土壌サンプルの温度、水分、塩分、及び凍上率のデータをそれぞれ自動採取する、というサブステップ2.5)と、
液体供給管及び液戻り管と冷凍器との間の接続を切断し、油圧シリンダによりデータ採取パネルを押し動かして上に向かって移動させ、よって土壌体を押し動かして上に向かって移動させ、データ採取パネルが第1リード線孔にある平面位置に近い位置に押し動かされた時、土壌サンプル容器における第1リード線孔が位置する平面より上の土壌サンプルを除去し、その上温度データ線と温度採取手段のデータ線との間の接続を切断し、温度採取パネルを外し、第1リード線孔をプラスチック螺子により閉栓し、そして油圧シリンダを利用してデータ採取パネルを土壌サンプル容器の頂端までに押し続けて、土壌サンプルを全部取り除き、データ採取パネルの整理を行い、水分採取プロッブと塩分採取プロッブの検査を行い、検査完了後、油圧シリンダを制御することによりデータ採取パネルを土壌サンプル容器の底部位置に戻させる、というサブステップ2.6)と、
土壌サンプルを変更し、サブステップ1.2)〜1.4)及びステップ2)を繰り返し、別の土壌サンプルに対して試験を行い、その温度、水分、塩分、及び凍上率のデータの自動採取を行う、というサブステップ2.7)と、
と有する、試験を行うというステップ2)と、
単一試験における同じ時点で取得した同一輪径の温度監視データに対する選別を行い、その他のデータと大きい差異があるデータを取り除き、正確のデータに対して平均値をその時点でその位置での温度測定データとして求め、同じ平面上の異なる位置の温度の時間に伴う変化規則を、曲線図に作成し、同様な方法で塩分、水分、及び凍上についてもデータ処理を行う、試験データ処理というステップ3)と、
を含む、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の実験装置を用いてマルチパラメータ動的採取を行うことを特徴とする人工地層凍結の実験方法。 - 前記サブステップ1.2)において、前記土壌サンプルの土質は、粘土と、砂土と、砂質粘土との中の1つであり、前記土壌サンプルの含水率は、0〜40%であり、好ましくは、20-40%であり、
前記サブステップ1.2)において、前記土壌サンプルを調製するための水溶液の塩分含有量は、1%〜3%であり、
前記サブステップ1.3)において、温度採取手段の測定時間間隔は、10〜60minであり、水分採取手段及び塩分採取手段の測定時間間隔は、30〜60minであり、変位採取装置のデータ採取時間間隔は、30〜60minであり、
前記サブステップ2.6)において、油圧シリンダの毎回の押動かし高さは、5〜20cmである、
ことを特徴とする請求項9に記載の実験方法。
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