垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，包括冷凍液制冷系統(tǒng)和凍融箱，冷凍液制冷系統(tǒng)包括冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備和冷凝管，冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的出口與冷凝管一端連接，冷凝管從上至下穿過凍融箱，冷凝管的另一端與冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的進(jìn)口連接，冷凝管上設(shè)置鹽水泵，鹽水泵位于凍融箱的下方，冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備位于凍融箱的上方；凍融箱包括外殼、內(nèi)箱和凍融箱門，內(nèi)箱設(shè)有高分子復(fù)合制內(nèi)殼，內(nèi)殼通過擱架分為上下兩層，位于內(nèi)殼的冷凝管上設(shè)置溫度傳感器，凍融箱門與外殼之間鉸接，凍融箱門與內(nèi)箱的開口匹配；溫度傳感器與控溫設(shè)備連接。本實用新型還原實際垂直凍結(jié)法施工后的土體工況，為試驗提供更準(zhǔn)確的土體試樣，且操作安全、簡單、快捷。
【專利說明】
垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于土木工程土工試驗領(lǐng)域，尤其是一種垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]凍結(jié)法施工是采用人工制冷的方式形成加固型凍土，最早運用與礦井鑿井，自德國1883年首次采用凍結(jié)法鑿井技術(shù)，并獲得成功后，英國、波蘭、前蘇聯(lián)、加拿大等國家廣泛采用。我國最早應(yīng)用凍結(jié)法鑿井技術(shù)的時間在1955年，技術(shù)從波蘭引進(jìn)用于礦坑鑿井。而在我國東南沿海一帶地鐵施工中最大威脅是地下水，人工凍結(jié)法則因凍結(jié)后凍土良好的強(qiáng)度、隔水性作為地鐵施工的優(yōu)先選擇，現(xiàn)已在北京、天津、上海、南京和蘇州等地軟弱土層及含水砂層中被成功運用。
[0003]然而凍結(jié)法施工、凍土融化后令土體的各項性質(zhì)發(fā)生了變化，對地鐵運營造成了許多不利影響。對軟粘土而言，凍結(jié)過程中水分迀移形成凝冰層，產(chǎn)生凍脹導(dǎo)致地面鼓起、開裂;施工結(jié)束，凍融循環(huán)后的土體強(qiáng)度明顯降低，孔隙體積增大，在地鐵列車荷載下產(chǎn)生較大的不均勻沉降，造成鐵軌不平順，地面建筑物開裂等情況，直接影響地鐵的運營安全。
[0004]目前，在人工凍結(jié)法的試驗領(lǐng)域，現(xiàn)有的試驗設(shè)備大多從底部或頂部進(jìn)行單向單面凍結(jié)，而在實際垂直凍結(jié)法施工中冷凝管呈輻射狀凍結(jié)周圍，且在多條冷凝管的影響下土體的凍結(jié)方式不再是單向凍結(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有凍融試驗設(shè)備的無法還原實際垂直凍結(jié)法施工后的土體工況的不足，本實用新型提供一種還原實際垂直凍結(jié)法施工后的土體工況，為試驗提供更準(zhǔn)確的土體試樣，且操作安全、簡單、快捷的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，包括冷凍液制冷系統(tǒng)和凍融箱，所述冷凍液制冷系統(tǒng)包括冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備和冷凝管，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的出口與冷凝管一端連接，所述冷凝管從上至下穿過所述凍融箱，所述冷凝管的另一端與冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的進(jìn)口連接，所述冷凝管上設(shè)置用以將底部冷凍液向上回流的鹽水栗，所述鹽水栗位于所述凍融箱的下方，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備位于凍融箱的上方；
[0008]所述凍融箱包括外殼、內(nèi)箱和凍融箱門，所述內(nèi)箱設(shè)有尚分子復(fù)合制內(nèi)殼，所述內(nèi)殼通過擱架分為上下兩層，位于所述內(nèi)殼的冷凝管上設(shè)置溫度傳感器，所述凍融箱門與外殼之間鉸接，所述凍融箱門與內(nèi)箱的開口匹配；
[0009]所述溫度傳感器與用于控制凍結(jié)溫度與凍結(jié)時間的控溫設(shè)備連接。
[0010]進(jìn)一步，所述控溫設(shè)備位于凍融箱的上方。
[0011 ]再進(jìn)一步，所述凍融箱上安裝支撐架，所述支撐架上安裝所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備和控溫設(shè)備。
[0012]更進(jìn)一步，所述冷凝管為內(nèi)外雙層管，外殼和內(nèi)管之間嵌有絕熱材料。
[0013]位于冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備出口與凍融箱之間的冷凝管通過圓形導(dǎo)管分為上下兩層，每層圓形導(dǎo)管分出若干支管匯入等距垂直導(dǎo)管均勻分布冷媒制冷循環(huán)設(shè)備重新制冷。
[0014]所述凍融箱中央設(shè)有七個等距分布冷凝管導(dǎo)管。
[0015]本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:
[0016]I)將土體緊貼冷凝管外壁放置，模擬實際垂直凍結(jié)施工，符合實際施工工況，提高后續(xù)凍融土試驗準(zhǔn)確度和精確度。
[0017]2)本實用新型可自動計時，土體從凍結(jié)到融化完成時間可手動設(shè)定，時間結(jié)束可自動提醒。
[0018]3)本實用新型凍融箱結(jié)構(gòu)側(cè)向開啟方便土樣的放置和取出，減少土樣擾動，操作便捷。
[0019]4)本實用新型采用鹽溶液作為冷媒劑，壽命長、使用穩(wěn)定且設(shè)備操作安全。
[0020]5)本實用新型冷凝管分為內(nèi)外管，內(nèi)外管之間為絕熱材料，減少外部冷凝管溫度損耗，降低能耗。
【附圖說明】

[0021]圖1為設(shè)備結(jié)構(gòu)主視圖。
[0022]圖2為設(shè)備結(jié)構(gòu)左視圖。
[0023]圖3為設(shè)備外觀主視圖。
[0024]圖4為設(shè)備外觀左視圖。
[0025]圖5為設(shè)備外觀后視圖。
[0026]圖6為凍結(jié)原理示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0028]參照圖1?圖6，一種垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，包括冷凍液制冷系統(tǒng)和凍融箱，所述冷凍液制冷系統(tǒng)包括冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2和冷凝管5，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2的出口與冷凝管5—端連接，所述冷凝管5從上至下穿過所述凍融箱，所述冷凝管5的另一端與冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2的進(jìn)口連接，所述冷凝管5上設(shè)置用以將底部冷凍液向上回流的鹽水栗11，所述鹽水栗11位于所述凍融箱的下方，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2位于凍融箱的上方；
[0029]所述凍融箱包括外殼14、內(nèi)箱10和凍融箱門，所述內(nèi)箱10設(shè)有高分子復(fù)合制內(nèi)殼，所述內(nèi)殼通過擱架9分為上下兩層，位于所述內(nèi)殼的冷凝管5上設(shè)置溫度傳感器13，所述凍融箱門與外殼之間鉸接，所述凍融箱門與內(nèi)箱的開口匹配；
[0030]所述溫度傳感器13與用于控制凍結(jié)溫度與凍結(jié)時間的控溫設(shè)備I連接。
[0031]進(jìn)一步，所述控溫設(shè)備I位于凍融箱的上方。
[0032]再進(jìn)一步，所述凍融箱上安裝支撐架4，所述支撐架4上安裝所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2和控溫設(shè)備。
[0033]更進(jìn)一步，所述冷凝管5為內(nèi)外雙層管，外殼14和內(nèi)管10之間嵌有絕熱材料。
[0034]位于冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備出口與凍融箱之間的冷凝管通過圓形導(dǎo)管分為上下兩層，每層圓形導(dǎo)管分出若干支管匯入等距垂直導(dǎo)管均勻分布冷媒制冷循環(huán)設(shè)備重新制冷。
[0035]所述凍融箱中央設(shè)有七個等距分布冷凝管導(dǎo)管。
[0036]本實施例中，所述控溫設(shè)備包括不銹鋼外殼3，所述控溫設(shè)備設(shè)有計算處理系統(tǒng)I通過按鈕12進(jìn)行溫度以及時間的設(shè)定;所述冷凍液制冷系統(tǒng)溫設(shè)備內(nèi)冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2將冷凝管5連接形成循環(huán)，所述冷凝管5垂直貫通凍融箱并通回冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2;所述凍融箱為不銹鋼外殼與控溫設(shè)備通過四根鋼管支撐架4在四個角形成連接，進(jìn)一步所述凍融箱內(nèi)箱為高分子復(fù)合制內(nèi)殼10通過鋼制擱架9分成上下兩部分，所述凍融箱內(nèi)箱冷凝管上設(shè)有溫度傳感器13，更進(jìn)一步所述凍融箱門與凍融箱之間通過鉸鏈7連接，進(jìn)一步所述凍融冰箱門上設(shè)有磁性密封條6，外部設(shè)有門把手8;所述凍融箱底部為鹽水栗11。
[0037]參見圖1，所述冷凍液制冷系統(tǒng)包括冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2、冷凝管5和鹽水栗U。其中冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備2令冷凝管中冷凍液溫度降低到設(shè)定溫度并在制冷系統(tǒng)中循環(huán)，鹽水栗11給予底部冷凍液壓力讓其流回頂部冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備。
[0038]本實施例中，所述控溫設(shè)備外部結(jié)構(gòu)為長方體不銹鋼外殼，長為900mm，寬為1000mm，高為400mm;所述凍融箱為長方體不銹鋼外殼，長為900mm，寬為1000mm，高為1200mm，所述凍融箱門厚長寬為900mm，其中磁性密封條厚度為15mm，寬度為I Omm ；所述冷凝管外管直徑為50_，內(nèi)管直徑為30_；所述鋼管支撐為直徑40mm鋼管，高度為500_。
[0039]上述凍融箱內(nèi)溫度傳感器與計算處理系統(tǒng)連接，通過計算處理系統(tǒng)處理后在LED顯示屏上顯示實時凍融箱溫度。
【主權(quán)項】
1.一種垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:包括冷凍液制冷系統(tǒng)和凍融箱，所述冷凍液制冷系統(tǒng)包括冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備和冷凝管，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的出口與冷凝管一端連接，所述冷凝管從上至下穿過所述凍融箱，所述冷凝管的另一端與冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備的進(jìn)口連接，所述冷凝管上設(shè)置用以將底部冷凍液向上回流的鹽水栗，所述鹽水栗位于所述凍融箱的下方，所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備位于凍融箱的上方； 所述凍融箱包括外殼、內(nèi)箱和凍融箱門，所述內(nèi)箱設(shè)有高分子復(fù)合制內(nèi)殼，所述內(nèi)殼通過擱架分為上下兩層，位于所述內(nèi)殼的冷凝管上設(shè)置溫度傳感器，所述凍融箱門與外殼之間鉸接，所述凍融箱門與內(nèi)箱的開口匹配； 所述溫度傳感器與用于控制凍結(jié)溫度與凍結(jié)時間的控溫設(shè)備連接。2.如權(quán)利要求1所述的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:所述控溫設(shè)備位于凍融箱的上方。3.如權(quán)利要求2所述的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:所述凍融箱上安裝支撐架，所述支撐架上安裝所述冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備和控溫設(shè)備。4.如權(quán)利要求1?3之一所述的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:所述冷凝管為內(nèi)外雙層管，外殼和內(nèi)管之間嵌有絕熱材料。5.如權(quán)利要求1?3之一所述的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:位于冷凍液制冷循環(huán)設(shè)備出口與凍融箱之間的冷凝管通過圓形導(dǎo)管分為上下兩層，每層圓形導(dǎo)管分出若干支管匯入等距垂直導(dǎo)管均勻分布冷媒制冷循環(huán)設(shè)備重新制冷。6.如權(quán)利要求1?3之一所述的垂直人工凍結(jié)土試驗設(shè)備，其特征在于:所述凍融箱中央設(shè)有七個等距分布冷凝管導(dǎo)管。
【文檔編號】G01N1/42GK205719731SQ201620588683
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】丁智, 鄭勇, 魏新江, 虞興福
【申請人】浙江大學(xué)城市學(xué)院