凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可視化凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，透明凍土路堤模型制作采用含氟聚合物為配制透明凍土中的透明固體材料，所述含氟聚合物為粒徑0.25㎜～2.0㎜的顆粒，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF1600，折射率1.31，密度2.1g/㎝3～2.3g/㎝3；所述試驗(yàn)裝置包括低溫實(shí)驗(yàn)室，低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有包括透明模型槽、透明凍土路堤模型等模擬路堤及自然環(huán)境的模擬裝置、包括激光源、數(shù)碼相機(jī)的記錄觀測裝置和處理裝置；本發(fā)明試驗(yàn)方法可行，配制的透明土透明度高，價格低廉，無毒無害，與天然凍土土體性質(zhì)的相似性好，能廣泛替代自然凍土；試驗(yàn)裝置操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)，可重復(fù)性強(qiáng)；可用來模擬復(fù)雜的地質(zhì)條件，有效地用于巖土工程中的模型試驗(yàn)。
【專利說明】凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程中的模型試驗(yàn)，具體地說是一種凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，特別是涉及一種可視化凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程方面的模型試驗(yàn)中，研究土體內(nèi)部變形規(guī)律和機(jī)理，對探索巖土工程問題本質(zhì)具有重要意義。特別是地球上多年凍土、季節(jié)凍土和短時凍土區(qū)的面積約占陸地面積的50 %，其中，多年凍土分布面積3500萬km2，約占陸地面積的25 %。凍土是一種對溫度極為敏感的土體，隨著溫度的升高，其強(qiáng)度顯著降低，土體融化后的強(qiáng)度相對于凍結(jié)時的強(qiáng)度以幾何數(shù)量級的降低。相關(guān)研究結(jié)果表明，青藏高原等多年凍土區(qū)腹部地帶的低山丘陵區(qū)，在大于3°的坡地上，其熱融過程中都有可能形成熱融滑塌。當(dāng)表層凍土由于氣溫升高而融化，在高含冰量條件下，滑動土體表現(xiàn)為堅(jiān)硬的巖土塊體和液狀泥漿組成的混合物，容易產(chǎn)生大致平行于坡面的滑動面。如青藏公路K3035里程段里程碑附近五道梁和沱沱河之間區(qū)域，整體坡度為V左右，就發(fā)生了縱向長約95m、最寬約72m的典型熱融滑塌現(xiàn)象。因此，開展對低角度邊坡的熱融滑塌特性及機(jī)理研究顯得尤為重要。
[0003]專利號為201110074794.2，發(fā)明名稱為一種用于高含冰凍土試樣的制備方法的專利公開了一種利用常規(guī)設(shè)備制備高含冰凍土試樣的技術(shù)方法，該法可以根據(jù)實(shí)際需要的尺寸制作高含冰人工凍土試樣，基于制配完成的凍土試樣，利用土工測試儀器對凍土的工程特性進(jìn)行測試。
[0004]文獻(xiàn)《青藏高原多年凍土區(qū)熱融滑塌模型試驗(yàn)研究》(靳德武等.工程勘察，2006，9 =1-6.)設(shè)計(jì)了一套與青藏公路K3035里程段熱融滑塌體幾何、坡體結(jié)構(gòu)相似的物理模型(I:10比例尺縮小)，試驗(yàn)過程分為冰盒加工及冰層制作、土樣碾壓及配置、監(jiān)測儀器的校正與標(biāo)定、模型箱內(nèi)斜坡比例模型的制作和儀器埋設(shè)幾個環(huán)節(jié)；試驗(yàn)過程中使用一臺專伺冰層控溫，溫度設(shè)定為-l°c、另一臺控制土體溫度，共完成4個凍融周期循環(huán)，基于預(yù)埋的常規(guī)溫度探頭、位移傳感器和伸張儀可以測得邊坡的位移場和溫度場。但是，傳統(tǒng)的土體變形測量方法是在土體內(nèi)部埋設(shè)一系列傳感器，得到某些離散點(diǎn)的位移，其傳感器容易受外界環(huán)境擾動的影響，測量結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，同時不能給出土體內(nèi)部連續(xù)變形的整個位移場。現(xiàn)代數(shù)字圖像技術(shù)也只局限于測量土體的宏觀或邊界變形，不能實(shí)現(xiàn)對土體內(nèi)部變形的可視化；X-射線、Y-射線、計(jì)算機(jī)層析掃描(CAT掃描)及磁共振成像技術(shù)(MRI)雖然可以用來測量土體內(nèi)部的連續(xù)變形，但昂貴的費(fèi)用限制了這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
[0005]利用人工合成透明土結(jié)合光學(xué)觀測和圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部變形的可視化，其費(fèi)用低廉，操作簡便，可以廣泛應(yīng)用在巖土工程方面的模型試驗(yàn)中，研究土體內(nèi)部規(guī)律和機(jī)理，對探索巖土工程問題本質(zhì)具有重要意義。其前提是獲得透明度較高，且性質(zhì)與天然土體相似的人工合成透明土。目前，已有采用不同材料來制配透明土，并得到了一些成果。但是，現(xiàn)有技術(shù)資料表明，配制透明土的固體顆粒主要選用石英類材料，其固體顆粒本身的折射率在1.44~1.46之間，選用硼硅玻璃材料，其固體顆粒本身的折射率在1.46~
1.48之間，遠(yuǎn)大于水的1.33折射率和冰的1.31折射率。因此，利用現(xiàn)有的配制透明土的固體顆粒無法配制出飽和透明凍土試樣。
[0006]含氟聚合物為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ Cm3~2.3g/ cm 3 ;具有耐高溫、耐低溫、耐化學(xué)腐蝕、無粘性、無毒、無污染、高透明度、低折射率的特性，還具有氣體滲透性結(jié)構(gòu)、疏水性、化學(xué)惰性等特性，與天然土體性質(zhì)的相似性好。Teflon AF 1600可溶解于氟系溶劑中，可以形成薄膜或熔融壓縮成型；目前，其主要用在涂層、浸潰或制成纖維，制成的液芯波導(dǎo)在吸收、熒光、拉曼光譜分析、氣體傳感器等諸多領(lǐng)域也有運(yùn)用。由于含氟聚合物具有高透明度，折射率與冰相同，因此，可以在配制透明凍土中用作透明固體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，特別是一種可視化凍土路堤模型制作及凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。
[0008]本發(fā)明是 采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種凍土路堤模型制作方法，它包括以下步驟:
⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25 IM~
2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水；
在步驟⑴中，所述的含氟聚合物顆粒0.25mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 % ；
⑵混配:在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)；⑷凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 %;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4。
[0009]一種凍土路堤模型制作方法，它包括以下步驟:
⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑< 0.074mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑≤0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水；
⑵混配:在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； ⑷固結(jié):將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;
(5)凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/ cm 3~2.lg/ cm 3，重度16kN/m3~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°~22°，凝聚力為IkPa~3kPa，彈性模量5MPa~9MPa,泊松比0.2~0.3。
[0010]一種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，它包括低溫實(shí)驗(yàn)室，低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有透明模型槽，透明模型槽內(nèi)設(shè)有模擬路堤的透明凍土路堤模型，透明凍土路堤模型內(nèi)預(yù)埋有溫度傳感器，路堤的陽坡面上方設(shè)有安裝在透明模型槽上的發(fā)熱源；陽坡面上鋪設(shè)或者不鋪設(shè)絕熱材料，陽坡面坡腳位置設(shè)置或不設(shè)置擋墻；在透明模型槽外，與透明凍土路堤模型橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源，與透明凍土路堤模型橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)的軸線垂直于所述激光源的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)的軸線與所述激光源的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽內(nèi)；激光源照射透明凍土路堤模型的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)記錄激光源照射到的透明凍土路堤模型的橫截面。
[0011]本發(fā)明所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，當(dāng)需制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型時，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑0.25 IM~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度
2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4 ;所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50% , 1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0腿的為10 %~50 % ,以重量計(jì)，合計(jì)為100 %。
[0012]本發(fā)明所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，當(dāng)需制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型時，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑≤0.074mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑≤0.074 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度 1.63 g/cm 3 ~2.18/0113，重度161^/1113~211^/1113，固結(jié)度(0值0.8~3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19。~22。，凝聚力為IkPa~3kPa，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.2~0.3。
[0013]本發(fā)明所述透明模型槽、擋墻采用有機(jī)玻璃制成；所述絕熱材料為由厚度5 mm~15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)。
[0014]一種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據(jù)試驗(yàn)要求及凍土路堤模型尺寸分別制作透明模型槽和模擬凍土路堤模型的透明凍土路堤模型，所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，并預(yù)埋溫度傳感器；所述透明模型槽采用有機(jī)玻璃制成；
⑵安裝:在低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將透明凍土路堤模型裝入透明模型槽，發(fā)熱源安裝在透明模型槽上，位于透明凍土路堤模型的陽坡面上方；在透明模型槽外，與透明凍土路堤模型橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源，與透明凍土路堤模型橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)的軸線垂直于所述激光源的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)的軸線與所述激光源的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽內(nèi)；
⑶試驗(yàn):打開激光源，檢查其在透明凍土路堤模型內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，通過透明凍土路堤模型縱向方向的中間位置；打開數(shù)碼相機(jī)，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)鏡頭，使其能涵括透明凍土路堤模型的陽坡面和背陽坡面；即激光源照射透明凍土路堤模型的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)記錄激光源照射到的透明凍土路堤模型的橫截面；根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源，由數(shù)碼相機(jī)觀測并記錄透明凍土路堤模型在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面的熱融滑塌過程 ，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置。
[0015]為檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果，本發(fā)明在過程⑵中，陽坡面上鋪設(shè)絕熱材料，陽坡面坡腳位置設(shè)置擋墻；所述絕熱材料為由厚度5 mm~15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)，所述擋墻采用有機(jī)玻璃制成；在過程⑶中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源，由數(shù)碼相機(jī)觀測并記錄透明凍土路堤模型在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置，檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果。
[0016]當(dāng)需制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型時，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟:
所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25mm~2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水；
所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %。
[0017]所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀
態(tài)；
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比 0.2 ~0.4。
[0018]當(dāng)需制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型時，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟:
所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑(0.074 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑< 0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水；
所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； 所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀
態(tài)；
所述固結(jié)為將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/cm3~2.18/0113，重度161^/1113~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°~22°，凝聚力為I kPa~3kPa,彈性模量5MPa~9MPa,泊松比0.2~0.3。
[0019]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，試驗(yàn)方法可行，配制的透明土透明度高，價格低廉，無毒無害，與天然凍土土體性質(zhì)的相似性好，能廣泛替代自然凍土 ；試驗(yàn)裝置操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)，可重復(fù)性強(qiáng)；可用來模擬復(fù)雜的地質(zhì)條件，有效地用于巖土工程中的模型試驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1:
一種凍土路堤模型制作方法，它包括以下步驟:
⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25 IM~
2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水；
本發(fā)明在步驟⑴中，所述的含氟聚合物顆粒0.25111111<粒徑<0.5111111的為10 %~50 %，
0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì),合計(jì)為100 % ；為不影響折射率，本發(fā)明在步驟⑴中，所述的水為純凈水。
[0023]根據(jù)試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及純凈水的用量:
本實(shí)施例的試樣含水量100.0 %、干密度0.55g/cm3、試樣體積(374.0 cm 3)及低溫實(shí)驗(yàn)室溫度一 6.(TC，換算出制備一個試樣所需含氟聚合物顆粒質(zhì)量(顆粒質(zhì)量=干密度X試樣體積)為206.0g,總水量(含水量100.0 %，總水量的質(zhì)量與顆粒質(zhì)量相等)為206.0g ；由于砂土在溫度為一 6.(TC時，其未凍水含量約為15 %，所以在制備試樣過程中加入純凈水的質(zhì)量應(yīng)為30.9g，顆粒冰的質(zhì)量為175.lg。
[0024]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3的含氟聚合物顆粒，含氟聚合物顆粒0.25 粒徑
<0.5 mm的為 20 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 30 %，1.5 mm<粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %，將其混合均勻；
⑵混配:在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； 本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將步驟⑴中確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)；⑷凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/ cm3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 %;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4。
[0025]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型的物理特性為:密度1.9g/ cm 3，重度19kN/m3，密實(shí)度70 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角31°，彈性模量40MPa，泊松比0.3。
[0026]由圖1可知，一種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，它包括低溫實(shí)驗(yàn)室1，低溫實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)設(shè)有透明模型槽5，透明模型槽5內(nèi)設(shè)有模擬路堤9的透明凍土路堤模型13，透明凍土路堤模型13內(nèi)預(yù)埋有溫度傳感器12，路堤9的陽坡面7上方設(shè)有安裝在透明模型槽5上的發(fā)熱源6 ;陽坡面7上鋪設(shè)或者不鋪設(shè)絕熱材料11，陽坡面7坡腳位置設(shè)置或不設(shè)置擋墻10 ;在透明模型槽5外，與透明凍土路堤模型13橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源2 (本實(shí)施例設(shè)在背陽坡面8 —側(cè))，與透明凍土路堤模型13橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)3，數(shù)碼相機(jī)3、溫度傳感器12通過數(shù)據(jù)線與處理裝置4聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線垂直于所述激光源2的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線與所述激光源2的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽5內(nèi)；激光源2照射透明凍土路堤模型13的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)3記錄激光源2照射到的透明凍土路堤模型13的橫截面。
[0027]本發(fā)明所述透明凍土路堤模型13采用透明凍土材料制作，當(dāng)需制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型13時，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑0.25mm~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80% ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4 ;所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為10%~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %。
[0028]為不影響折射率，本發(fā)明所述的水為純凈水。
[0029]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3的含氟聚合物顆粒，含氟聚合物顆粒0.25 粒徑
<0.5 mm的為 20 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 30 %，1.5 粒徑≤2.0 mm的為20 %，以重量計(jì),合計(jì)為100 %。
[0030]根據(jù)試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及純凈水的用量:
本實(shí)施例的試樣含水量100.0 %、干密度0.55g/cm3、試樣體積(374.0 cm 3)及低溫實(shí)驗(yàn)室溫度一 6.(TC，換算出制備一個試樣所需含氟聚合物顆粒質(zhì)量(顆粒質(zhì)量=干密度X試樣體積)為206.0g,總水量(含水量100.0 %，總水量的質(zhì)量與顆粒質(zhì)量相等)為206.0g ；由于砂土在溫度為一 6.(TC時，其未凍水含量約為15 %，所以在制備試樣過程中加入純凈水的質(zhì)量應(yīng)為30.9g，顆粒冰的質(zhì)量為175.lg。
[0031]所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入 模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)；
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍砂土自然路堤的透明凍土路堤模型13，其物理特性為:密度1.53 8/0113~2.(^/0113，重度151^/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比 0.2 ~0.4。
[0032]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的物理特性為:密度1.9g/ cm3，重度19kN/m3，密實(shí)度70 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角31°，彈性模量40MPa，泊松比0.3。
[0033]當(dāng)陽坡面7與背陽坡面8的坡角大于4°~9°時，就存在發(fā)生熱融滑坡的可能。本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的陽坡面7的坡角為31°，背陽坡面8的坡角為36°。
[0034]本發(fā)明所述透明模型槽5、擋墻10采用有機(jī)玻璃制成；所述絕熱材料11為由厚度5 mm~15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)。
[0035]本發(fā)明所述的發(fā)熱源6，為線性發(fā)熱電阻絲，電阻絲附近的最高溫度可達(dá)到25。~28°。
[0036]本發(fā)明所述激光源2為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50mW~500 mff (本實(shí)施例為500mff)o
[0037]本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)3為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w~500w(本實(shí)施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8~IOs (本實(shí)施例為10μ8)。
[0038]一種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據(jù)試驗(yàn)要求及凍土路堤模型尺寸分別制作透明模型槽5和模擬凍土路堤模型的透明凍土路堤模型3，所述透明凍土路堤模型13采用透明凍土材料制作，并預(yù)埋溫度傳感器12 ;所述透明模型槽5采用有機(jī)玻璃制成；
當(dāng)需制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型13時，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟:
所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25mm~2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水；
所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %。
[0039]為不影響折射率，本發(fā)明所述的水為純凈水。
[0040]根據(jù)試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及純凈水的用量:
本實(shí)施例的試樣含水量100.0 %、干密度0.55g/cm3、試樣體積(374.0 cm 3)及低溫實(shí)驗(yàn)室溫度一 6.(TC，換算出制備一個試樣所需含氟聚合物顆粒質(zhì)量(顆粒質(zhì)量=干密度X試樣體積)為206.0g,總水量(含水量100.0 %，總水量的質(zhì)量與顆粒質(zhì)量相等)為206.0g ；由于砂土在溫度為一 6.(TC時，其未凍水含量約為15 %，所以在制備試樣過程中加入純凈水的質(zhì)量應(yīng)為30.9g，顆粒冰的質(zhì)量為175.lg。
[0041]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3的含氟聚合物顆粒，含氟聚合物顆粒0.25 ≤粒徑
<0.5 mm的為 20 % , 0.5 mm;≤粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;≤粒徑< 1.5 mm的為 30 %，
1.5 mm≤粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %，將其混合均勻；
所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀
態(tài)；
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/cm 3~2.0g/cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比 0.2 ~0.4。
[0042]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的物理特性為:密度1.9g/ cm3，重度19kN/m3，密實(shí)度70 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角31°，彈性模量40MPa，泊松比0.3。
[0043]當(dāng)陽坡面7與背陽坡面8的坡角大于4°~9°時，就存在發(fā)生熱融滑坡的可能。本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的陽坡面7的坡角為31°，背陽坡面8的坡角為36°。
[0044]⑵安裝:在低溫實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)，將透明凍土路堤模型13裝入透明模型槽5，發(fā)熱源6安裝在透明模型槽5上，位于透明凍土路堤模型13的陽坡面7上方；在透明模型槽5外，與透明凍土路堤模型13橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源2 (本實(shí)施例設(shè)在背陽坡面8 一側(cè))，與透明凍土路堤模型13橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)3，數(shù)碼相機(jī)3、溫度傳感器12通過數(shù)據(jù)線與處理裝置4聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線垂直于所述激光源2的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線與所述激光源2的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽5內(nèi)；
本發(fā)明所述的發(fā)熱源6，為線性發(fā)熱電阻絲，電阻絲附近的最高溫度可達(dá)到25°~
28° ο
[0045]本發(fā)明所述激光源2為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50mW~500 mff (本實(shí)施例為500mff)o [0046]本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)3為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w~500w(本實(shí)施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8~IOs (本實(shí)施例為10μ8)。
[0047]⑶試驗(yàn):打開激光源2，檢查其在透明凍土路堤模型13內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，通過透明凍土路堤模型13縱向方向的中間位置；打開數(shù)碼相機(jī)3，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)3鏡頭，使其能涵括透明凍土路堤模型13的陽坡面7和背陽坡面8 ;即激光源2照射透明凍土路堤模型13的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)3記錄激光源2照射到的透明凍土路堤模型13的橫截面；根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源6，由數(shù)碼相機(jī)3觀測并記錄透明凍土路堤模型13在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面7的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置4。
[0048]試驗(yàn)中，利用PIV技術(shù)(Particle Image Velocimetry粒子圖像測速法)結(jié)合圖像處理軟件PIVview2C對數(shù)碼相機(jī)3采集的圖片資料進(jìn)行處理。
[0049]實(shí)施例2:
為檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果，本發(fā)明在過程⑵中，陽坡面7上鋪設(shè)絕熱材料11，陽坡面7坡腳位置設(shè)置擋墻10 ;所述絕熱材料11為由厚度5 mm~15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)(本實(shí)施例為厚度10 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層)，所述擋墻10采用有機(jī)玻璃制成；在過程⑶中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源6，由數(shù)碼相機(jī)3觀測并記錄透明凍土路堤模型13在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面7的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置4，檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果。
[0050]余同實(shí)施例1。
[0051]實(shí)施例3:
在凍土路堤模型13的制備中，選擇密度2.lg/cm3的含氟聚合物顆粒，含氟聚合物顆粒
0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為 20 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 30 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5mm的為30 %，1.5 mmi^粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 %，將其混合均勻；混配時，控制密實(shí)度30 % ;本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的物理特性為:密度1.82g/cm3，重度18kN/m3，密實(shí)度30 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。，彈性模量lOMPa，泊松比0.35。[0052]余同實(shí)施例1、2。
[0053]實(shí)施例4:
一種凍土路堤模型制作方法，它包括以下步驟:
⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑< 0.074mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3?2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑< 0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水；
為不影響折射率，本發(fā)明所述的水為純凈水。
[0054]本實(shí)施例試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小和計(jì)算方法與實(shí)施例1相同。
[0055]本實(shí)施例確定含氟聚合物顆粒、顆粒冰及純凈水的用量分別為206.0g、175.1g和30.9g0
[0056]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3、粒徑< 0.074 mm的含氟聚合物顆粒。
[0057]⑵混配:在一 6.(TC?一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2?3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將步驟⑴中確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； ⑷固結(jié):將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;
本實(shí)施例固結(jié)度OCR值1.5 ;
(5)凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/ cm3?2.lg/ cm 3，重度16kN/m3?21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8?3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°?22°，凝聚力為IkPa?3kPa，彈性模量5MPa?9MPa,泊松比0.2?0.3。
[0058]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型的物理特性為:密度1.93g/cm3,重度19.lkN/m3 ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角20°，凝聚力為3kPa，彈性模量9MPa，泊松比0.3。
[0059]由圖1可知，一種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，它包括低溫實(shí)驗(yàn)室1，低溫實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)設(shè)有透明模型槽5，透明模型槽5內(nèi)設(shè)有模擬路堤9的透明凍土路堤模型13，透明凍土路堤模型13內(nèi)預(yù)埋有溫度傳感器12，路堤9的陽坡面7上方設(shè)有安裝在透明模型槽5上的發(fā)熱源6 ;陽坡面7上鋪設(shè)或者不鋪設(shè)絕熱材料11，陽坡面7坡腳位置設(shè)置或不設(shè)置擋墻10 ;在透明模型槽5外，與透明凍土路堤模型13橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源2 (本實(shí)施例設(shè)在背陽坡面8 —側(cè))，與透明凍土路堤模型13橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)3，數(shù)碼相機(jī)3、溫度傳感器12通過數(shù)據(jù)線與處理裝置4聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線垂直于所述激光源2的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線與所述激光源2的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽5內(nèi)；激光源2照射透明凍土路堤模型13的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)3記錄激光源2照射到的透明凍土路堤模型13的橫截面。
[0060]本發(fā)明所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，當(dāng)需制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型13時，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑(0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率
1.31，密度2.lg/ cm 3?2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑< 0.074 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度1.63 g/ cm 3?2.lg/ cm 3，重度16kN/m3?21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19。?22。，凝聚力為IkPa?3kPa，彈性模量5MPa?9MPa，泊松比
0.2 ?0.3。
[0061]為不影響折射率，本發(fā)明所述的水為純凈水。
[0062]本實(shí)施例試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小和計(jì)算方法與實(shí)施例1相同。
[0063]本實(shí)施例確定含氟聚合物顆粒、顆粒冰及純凈水的用量分別為206.0g、175.1g和30.9g0
[0064]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3、粒徑< 0.074 mm的含氟聚合物顆粒。
[0065]所述混配為在一 6.(TC?一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2?3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀
態(tài)；
所述固結(jié)為將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;
本實(shí)施例固結(jié)度OCR值1.5 ;
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍黏土自然路堤的透明凍土路堤模型13，其物理特性為:密度1.63 g/cm3?2.lg/cm3，重度16kN/m3?21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°?22°，凝聚力為IkPa?3kPa,彈性模量5MPa?9MPa,泊松比0.2?0.3。
[0066]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的物理特性為:密度1.93g/cm3,重度19.1kN/m3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角20°，凝聚力為3kPa，彈性模量9MPa，泊松比0.3。
[0067]當(dāng)陽坡面7與背陽坡面8的坡角大于4°?9°時，就存在發(fā)生熱融滑坡的可能。本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的陽坡面7的坡角為31°，背陽坡面8的坡角為36°。
[0068]本發(fā)明所述透明模型槽5、擋墻10采用有機(jī)玻璃制成；所述絕熱材料11為由厚度5 mm?15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)。
[0069]本發(fā)明所述的發(fā)熱源6，為線性發(fā)熱電阻絲，電阻絲附近的最高溫度可達(dá)到25。?28°。
[0070]本發(fā)明所述激光源2為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50mW?500 mff (本實(shí)施例為500mff)o
[0071]本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)3為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w?500w(本實(shí)施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8?IOs (本實(shí)施例為10μ8)ο[0072]—種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據(jù)試驗(yàn)要求及凍土路堤模型尺寸分別制作透明模型槽5和模擬凍土路堤模型的透明凍土路堤模型3，所述透明凍土路堤模型13采用透明凍土材料制作，并預(yù)埋溫度傳感器12 ;所述透明模型槽5采用有機(jī)玻璃制成；
當(dāng)需制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型時，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟:
所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑≤0.074 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑< 0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水；
為不影響折射率，本發(fā)明所述的水為純凈水。
[0073]本實(shí)施例試驗(yàn)條件與模具內(nèi)試樣尺寸大小和計(jì)算方法與實(shí)施例1相同。
[0074]本實(shí)施例確定含氟聚合物顆粒、顆粒冰及純凈水的用量分別為206.0g、175.1g和30.9g0
[0075]本實(shí)施例選擇密度2.3g/ cm 3、粒徑< 0.074 mm的含氟聚合物顆粒。
[0076]所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
本實(shí)施例在一 6.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將確定的含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)，壓至設(shè)計(jì)密實(shí)度70 % ;再將純凈水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀
態(tài)；
所述固結(jié)為將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;
本實(shí)施例固結(jié)度OCR值1.5 ;
所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/cm3~2.18/0113，重度161^/1113~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°~22°，凝聚力為I kPa~3kPa,彈性模量5MPa~9MPa,泊松比0.2~0.3。
[0077]本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型2的物理特性為:密度1.93g/ cm 3，重度19.1kN/m3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角20°，凝聚力為3kPa，彈性模量9MPa，泊松比0.3。
[0078]當(dāng)陽坡面7與背陽坡面8的坡角大于4°~9°時，就存在發(fā)生熱融滑坡的可能。本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型13的陽坡面7的坡角為31°，背陽坡面8的坡角為36°。
[0079]⑵安裝:在低溫實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)，將透明凍土路堤模型13裝入透明模型槽5，發(fā)熱源6安裝在透明模型槽5上，位于透明凍土路堤模型13的陽坡面7上方；在透明模型槽5外，與透明凍土路堤模型13橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源2 (本實(shí)施例設(shè)在背陽坡面8 一側(cè))，與透明凍土路堤模型13橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)3，數(shù)碼相機(jī)3、溫度傳感器12通過數(shù)據(jù)線與處理裝置4聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線垂直于所述激光源2的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)3的軸線與所述激光源2的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽5內(nèi)；
本發(fā)明所述透明模型槽5、擋墻10采用有機(jī)玻璃制成；所述絕熱材料11為由厚度5mm?15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)。
[0080]本發(fā)明所述的發(fā)熱源6，為線性發(fā)熱電阻絲，電阻絲附近的最高溫度可達(dá)到25。?28°。
[0081]本發(fā)明所述激光源2為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50 mff?500 mW。
[0082]本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)3為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w?500w(本實(shí)施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8?IOs (本實(shí)施例為10μ8)。
[0083]⑶試驗(yàn):打開激光源2，檢查其在透明凍土路堤模型13內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，通過透明凍土路堤模型13縱向方向的中間位置；打開數(shù)碼相機(jī)3，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)3鏡頭，使其能涵括透明凍土路堤模型13的陽坡面7和背陽坡面8 ;即激光源2照射透明凍土路堤模型13的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)3記錄激光源2照射到的透明凍土路堤模型13的橫截面；根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源6，由數(shù)碼相機(jī)3觀測并記錄透明凍土路堤模型13在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面7的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置4。
[0084]試驗(yàn)中，利用PIV技術(shù)(Particle Image Velocimetry粒子圖像測速法)結(jié)合圖像處理軟件PIVview2C對數(shù)碼相機(jī)3采集的圖片資料進(jìn)行處理。
[0085]實(shí)施例5:
為檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果，本發(fā)明在過程⑵中，陽坡面7上鋪設(shè)絕熱材料11，陽坡面7坡腳位置設(shè)置擋墻10 ;所述絕熱材料11為由厚度5 mm?15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)(本實(shí)施例為厚度10 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層)，所述擋墻10采用有機(jī)玻璃制成；在過程⑶中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源6，由數(shù)碼相機(jī)3觀測并記錄透明凍土路堤模型13在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面7的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置4，檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果。
[0086]余同實(shí)施例4。
[0087]實(shí)施例6:
在凍土路堤模型13的制備中，選擇密度2.lg/cm 3的含氟聚合物顆粒；固結(jié)時，固結(jié)度OCR值0.8 ;本實(shí)施例所制透明凍土路堤模型2的物理特性為:密度1.83g/ cm 3，重度17.8kN/m3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°，凝聚力為lkPa，彈性模量5.2MPa，泊松比0.22。
[0088]余同實(shí)施例4、5。
【權(quán)利要求】
1.一種凍土路堤模型制作方法，其特征是它包括以下步驟: ⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25 IM~2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水； 在步驟⑴中，所述的含氟聚合物顆粒0.25mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 % ； ⑵混配:在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； ⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； ⑷凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/ cm3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 %;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4。
2.—種凍土路堤模型制作方法，其特征是它包括以下步驟: ⑴備料:首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑< 0.074mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑< 0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水； ⑵混配:在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； ⑶抽真空:利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； ⑷固結(jié):將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8~3 ; (5)凍結(jié):將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/ cm 3~2.lg/ cm 3，重度16kN/m3~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°~22°，凝聚力為IkPa~3kPa，彈性模量5MPa~9MPa,泊松比0.2~0.3。
3.—種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，其特征是它包括低溫實(shí)驗(yàn)室，低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有透明模型槽，透明模型槽內(nèi)設(shè)有模擬路堤的透明凍土路堤模型，透明凍土路堤模型內(nèi)預(yù)埋有溫度傳感器，路堤的陽坡面上方設(shè)有安裝在透明模型槽上的發(fā)熱源；陽坡面上鋪設(shè)或者不鋪設(shè)絕熱材料，陽坡面坡腳位置設(shè)置或不設(shè)置擋墻；在透明模型槽外，與透明凍土路堤模型橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源，與透明凍土路堤模型橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)的軸線垂直于所述激光源的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)的軸線與所述激光源的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽內(nèi)；激光源照射透明凍土路堤模型的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)記錄激光源照射到的透明凍土路堤模型的橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，其特征是所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑0.25 mm~2.0mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3,重度15kN/m3~20kN/m3,密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比0.2~0.4 ;所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì),合計(jì)為100 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，其特征是所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，所述透明凍土它由含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟配制而成，所述含氟聚合物、顆粒冰與無色孔隙液體用量通過試驗(yàn)條件與模型大小計(jì)算；所述無色孔隙液體為水，所述含氟聚合物為粒徑<0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon AF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰的粒徑< 0.074 mm ;所述透明凍土的物理特性為:密度1.63 g/ cm 3~2.lg/ cm 3，重度16kN/m3~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19。~22。，凝聚力為IkPa~3kPa，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.2 ~0.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)裝置，其特征是所述透明模型槽、擋墻采用有機(jī)玻璃制成；所述絕熱材料為由厚度5 IM~15 IM的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)。
7.—種凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，其特征是它包括以下過程: ⑴建模:根據(jù)試驗(yàn)要求及凍土路堤模型尺寸分別制作透明模型槽和模擬凍土路堤模型的透明凍土路堤模型，所述透明凍土路堤模型采用透明凍土材料制作，并預(yù)埋溫度傳感器；所述透明模型槽采用有機(jī)玻璃制成； ⑵安裝:在低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將透明凍土路堤模型裝入透明模型槽，發(fā)熱源安裝在透明模型槽上，位于透明凍土路堤模型的陽坡面上方；在透明模型槽外，與透明凍土路堤模型橫截面平行的一側(cè)設(shè)有激光源，與透明凍土路堤模型橫截面垂直一側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；所述數(shù)碼相機(jī)的軸線垂直于所述激光源的軸線，所述數(shù)碼相機(jī)的軸線與所述激光源的軸線的交點(diǎn)位于所述透明模型槽內(nèi)； ⑶試驗(yàn):打開激光源，檢查其在透明凍土路堤模型內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，通過透明凍土路堤模型縱向方向的中間位置；打開數(shù)碼相機(jī)，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)鏡頭，使其能涵括透明凍土路堤模型的陽坡面和背陽坡面；即激光源照射透明凍土路堤模型的橫截面，由數(shù)碼相機(jī)記錄激光源照射到的透明凍土路堤模型的橫截面；根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源，由數(shù)碼相機(jī)觀測并記錄透明凍土路堤模型在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，其特征是在過程⑵中，陽坡面上鋪設(shè)絕熱材料，陽坡面坡腳位置設(shè)置擋墻；所述絕熱材料為由厚度5 mm~15 mm的含氟聚合物顆粒模擬的碎石層或者聚乙烯發(fā)泡塑料網(wǎng)，所述擋墻采用有機(jī)玻璃制成；在過程⑶中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，間斷打開發(fā)熱源，由數(shù)碼相機(jī)觀測并記錄透明凍土路堤模型在凍、融周期循環(huán)下，陽坡面的熱融滑塌過程，并將記錄數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線送入處理裝置，檢驗(yàn)處治措施對消除熱融滑塌現(xiàn)象的效果。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，其特征是在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、凍結(jié)步驟: 所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑0.25mm~2.0 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑為0.1 mm~0.5 mm ;所述無色孔隙液體為水； 所述的含氟聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計(jì)，合計(jì)為100 % ； 所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； 所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； 所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍砂土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實(shí)度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~61MPa，泊松比 0.2 ~0.4。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的凍土路堤模型熱融滑坡試驗(yàn)方法，其特征是在過程⑴中，所述制作透明凍土路堤模型包括備料、混配、抽真空、固結(jié)、凍結(jié)步驟: 所述備料為首先根據(jù)試驗(yàn)要求制作模擬路堤模型的模具，再根據(jù)試驗(yàn)條件與模具尺寸大小計(jì)算確定含氟聚合物、顆粒冰及無色孔隙液體的用量；所述含氟聚合物為粒徑^ 0.074 mm的顆粒，清洗雜質(zhì)并烘干，其顆粒為不規(guī)則形狀，為美國杜邦公司生產(chǎn)的TeflonAF 1600，折射率1.31，密度2.lg/ cm 3~2.3g/ cm 3 ;所述顆粒冰為將凍結(jié)好的整塊冰搗碎，其粒徑< 0.074 mm ;所述無色孔隙液體為水； 所述混配為在一 6.(TC~一 8.(TC低溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先將含氟聚合物顆粒和顆粒冰均勻攪拌，分2~3次裝入模具內(nèi)制試樣，并分層擊實(shí)；再將水加入模具內(nèi)，充填含氟聚合物顆粒和顆粒冰之間的空隙； 所述抽真空為利用抽真空裝置抽除存留在試樣內(nèi)部的氣泡，使試樣達(dá)到充分飽和狀態(tài)； 所述固結(jié)為將試樣放在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;所述凍結(jié)為將模具裝入一 20°C低溫箱凍結(jié)48小時后拆除模具，制得模擬為飽和凍黏土路堤的透明凍土路堤模型，其物理特性為:密度1.63 g/cm3~2.18/0113，重度161^/1113~21kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角19°~22°，凝聚力為I kPa~3kPa,彈性模 量5MPa~9MPa,泊松比0.2~0.3。
【文檔編號】G01N25/00GK103926128SQ201410180405
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】孔綱強(qiáng) 申請人:湖南城市學(xué)院