專利名稱：一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭。利用該壓頭，可以實(shí)現(xiàn)對土體凍結(jié)過程中溫度條件及補(bǔ)水條件的控制，從而模擬室外環(huán)境，為室內(nèi)凍融試驗提供技術(shù)支撐。
背景技術(shù)：
凍脹是指土中水分凍結(jié)成冰時引起的土體體積膨脹，而土體融沉是指凍結(jié)土體融化后引起的土體沉降，兩者都是土體內(nèi)部溫度場、水分場和應(yīng)力場相互作用的結(jié)果。凍脹和融沉問題一直以來是多年凍土區(qū)路基主要的工程病害。以青藏公路為例，85%的路基病害是融沉造成的，15%為凍脹和翻漿造成的。因此開展土體的凍脹與融沉方面的研究對于工程的設(shè)計與維護(hù)都有很重要的意義。
要在室內(nèi)進(jìn)行土體凍脹與融沉方面的研究，即進(jìn)行室內(nèi)凍融過程試驗，首先需要有適用于土體凍融過程的試驗裝置。目前針對土體凍融試驗已經(jīng)有一套相對完整的試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括土體的控溫系統(tǒng)，補(bǔ)水系統(tǒng)，溫度采集系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)等。該系統(tǒng)基本可以模擬外界土體的實(shí)際環(huán)境條件，但在實(shí)際操作中也存在著一些問題，如操作相對復(fù)雜，控溫壓頭漏液等問題。漏液問題可以引起循環(huán)的酒精滲入到實(shí)驗土體內(nèi)部從而造成土體的性質(zhì)改變，造成實(shí)驗結(jié)果失真等問題，這對于準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行凍融試驗提出了條件，因此，設(shè)計一種可以解決以上問題的、簡單易操作且適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭十分必要
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭，利用該上、下壓頭，可以模擬土體在室外的溫度及補(bǔ)水條件，為研究土體的凍脹、融沉等問題提供技術(shù)支撐。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭，是由控制溫度條件的上壓頭和即可控制溫度條件又可控制補(bǔ)水條件的下壓頭構(gòu)成
a.上壓頭是由第一塊上蓋板和第一塊下蓋板組成，第一塊上蓋板鉆有控溫孔，第一塊下蓋板刻有循環(huán)槽，控溫孔與循環(huán)槽的起始位置連通；第一塊上蓋板和第一塊下蓋板間裝有密封圈，兩蓋板通過固定螺栓、嵌入螺母和內(nèi)嵌螺母緊固，固定為一個完整的壓頭。下壓頭是由第二塊上蓋板和第二塊下蓋板組成，第二塊上蓋板刻有支撐楞和循環(huán)槽，支撐楞上放置有多孔板；第二塊下蓋板鉆有控溫孔和補(bǔ)水孔，第二塊上蓋板和第二塊下蓋板間裝有密封圈，兩蓋板通過固定螺栓、嵌入螺母和內(nèi)嵌螺母緊固，固定為一個完整的壓頭。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是
I、第一塊下蓋板刻有循環(huán)槽，第一塊上蓋板與第一塊下蓋板之間設(shè)置密封圈，可以保證上、下蓋板之間的密封，避免了冷液循環(huán)過程中漏液現(xiàn)象。2、通過在循環(huán)槽上加設(shè)一個多孔金屬板，一方面使得補(bǔ)充的水分能夠通過其上小孔與土體接觸，另一方面也可以利用金屬良好的導(dǎo)熱性使得壓頭的溫度能及時的傳遞到土體上。3、進(jìn)行室內(nèi)凍融試驗時，上壓頭需要放置于試樣罐體內(nèi)部，通過在上壓頭上設(shè)有嵌入螺母，配和螺母可以方便的將上壓頭放入試驗罐體內(nèi)部，試驗結(jié)束后也可以方便的將其從試驗罐體內(nèi)取出。4、上蓋板與下蓋板通過固定螺栓連為一體，保證了壓頭的整體性。


圖I為本發(fā)明第一塊上蓋板的示意圖。圖2為圖I斷面剖視圖。圖3為本發(fā)明第一塊下蓋板的示意圖。圖4為圖3斷面剖視圖?！D5為本發(fā)明第二塊上蓋板的示意圖。圖6為圖5斷面剖視圖。圖7為本發(fā)明第二塊下蓋板的示意圖。圖8為圖7斷面剖視圖。圖中
I-固定螺栓2-控溫孔3-嵌入螺母4-循環(huán)槽5-內(nèi)嵌螺母6-密封圈7-補(bǔ)水孔8-多孔板9-支撐楞。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖，通過實(shí)施對本發(fā)明再做進(jìn)一步的詳述
一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭，是由控制溫度條件的上壓頭和即可控制溫度條件又可控制補(bǔ)水條件的下壓頭構(gòu)成。上壓頭是由第一塊上蓋板和第一塊下蓋板組成，第一塊上蓋板上鉆有2個控溫孔
2,第一塊下蓋板刻有循環(huán)槽4。第一塊上蓋板和第一塊下蓋板間裝有密封圈6,兩蓋板通過固定螺栓I、嵌入螺母3和內(nèi)嵌螺母5緊固，固定為一個完整的壓頭(參見圖1-2)。2個控溫孔2將循環(huán)槽4循環(huán)回路的起始位置與外界連通，由外部制冷裝置產(chǎn)生的冷液可以通過控溫孔2進(jìn)、出壓頭內(nèi)部，從而達(dá)到對壓頭溫度的控制，進(jìn)而可以對土體凍結(jié)過程的溫度條件進(jìn)行控制。上、下蓋板之間設(shè)有密封圈6，可避免冷液循環(huán)過程中發(fā)生漏液現(xiàn)象。對于即可控制溫度條件又可控制補(bǔ)水條件的下壓頭，下壓頭是由第二塊上蓋板和第二塊下蓋板組成，第二塊上蓋板刻有支撐楞9和循環(huán)槽4，支撐楞9上放置有多孔板8 ;第二塊下蓋板上鉆有控溫孔2和補(bǔ)水孔7，第二塊上蓋板和第二塊下蓋板間裝有密封圈6，兩蓋板通過固定螺栓I、嵌入螺母3和內(nèi)嵌螺母5緊固，固定為一個完整的壓頭(參見圖3-4)。在第二塊下蓋板鉆取貫穿下壓頭的補(bǔ)水孔7，補(bǔ)水孔7可與外界的馬廖特瓶連接，通過調(diào)節(jié)馬廖特瓶的高度可以對水頭高度進(jìn)行控制，使得水分與土體充分接觸，多孔板8由支撐楞9架空，使得多孔板8與壓頭之間可以有水分富集，多孔板8上均勻的鉆取小孔，從而使得水分可以通過多孔板8與土體連接，試驗時，土體在溫度梯度等因素的影響會將其下端與其接觸的水分吸入土體內(nèi)部，而外接的馬廖特瓶可以保證其下端水分時刻與土體接觸，可以實(shí)現(xiàn)對土體的連續(xù)補(bǔ)水，從而實(shí)現(xiàn)對土體補(bǔ)水條件的控制。上蓋板刻有循環(huán)槽4，通過控溫孔2與外界制冷裝置連接，可使得由外界制冷裝置產(chǎn)生的冷液在循環(huán)槽4內(nèi)循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對整個壓頭溫度的控制。多孔板8選為導(dǎo)熱性良好的金屬材料，使得下壓頭的溫度可以直接迅速的傳遞到土體上。內(nèi)嵌螺母3配有一個與之對應(yīng)的膨脹螺栓，試驗時可以 將螺栓旋入螺母，從而可以方便的將整個壓頭放入試驗罐體內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭，是由控制溫度條件的上壓頭和即可控制溫度條件又可控制補(bǔ)水條件的下壓頭構(gòu)成，其特征是 a.上壓頭是由第一塊上蓋板和第一塊下蓋板組成，第一塊上蓋板鉆有控溫孔(2)，第一塊下蓋板刻有循環(huán)槽(4)，控溫孔(2)與循環(huán)槽(4)的起始位置連通；第一塊上蓋板和第一塊下蓋板間裝有密封圈(6)，兩蓋板通過固定螺栓(I)、嵌入螺母(3)和螺母(5)緊固，固定為Iv完整的壓頭； b.下壓頭是由第二塊上蓋板和第二塊下蓋板組成，第二塊上蓋板刻有支撐楞(9)和循環(huán)槽(4)，支撐楞(9)上放置有多孔板(8);第二塊下蓋板鉆有控溫孔(2)和補(bǔ)水孔(7)，第二塊上蓋板和第二塊下蓋板間裝有密封圈(6)，兩蓋板通過固定螺栓(I)、嵌入螺母(3)和內(nèi)嵌螺母(5)緊固，固定為一個完整的壓頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于室內(nèi)凍融試驗的壓頭，壓頭分上壓頭和下壓頭兩部分，上、下壓頭又分別由上、下蓋板構(gòu)成，蓋板上刻有循環(huán)槽，循環(huán)槽通過控溫孔與外界連通，可以使由外部制冷裝置產(chǎn)生的冷液在壓頭內(nèi)部循環(huán)，從而達(dá)到對壓頭溫度的控制。上、下蓋板之間設(shè)有密封圈并通過固定螺栓連為一體，保證了壓頭的整體性和密封性。補(bǔ)水孔將外界水源與支撐楞之間的空間連接，支撐楞上放置有多孔板，一方面使得外界導(dǎo)入的水分能夠通過其上小孔與土體接觸，另一方面也可以利用金屬的良好導(dǎo)熱性使得壓頭的溫度能及時的傳遞到土體上。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對土體凍融過程中溫度條件及補(bǔ)水條件的準(zhǔn)確控制，從而模擬室外環(huán)境，為室內(nèi)凍融試驗提供技術(shù)支撐。
文檔編號G01N33/24GK102749434SQ20121014068
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者關(guān)輝, 王貴榮, 顧同欣, 馬巍 申請人:中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所