本發(fā)明涉及一種全自動(dòng)凍脹儀，尤其涉及一種能夠研究?jī)鼋Y(jié)過(guò)程中巖土材料的凍脹力和凍脹量以及水分遷移情況的試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

土是自然界巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，其物理力學(xué)特性受到其形成過(guò)程和區(qū)域的影響而表現(xiàn)出很大的不同，通常在多年凍土和季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)，由于復(fù)雜的環(huán)境地理?xiàng)l件限制，土的物理力學(xué)性能指標(biāo)往往難以掌握。

與一般土體相比，多年凍土和季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)的土體多受到凍脹力、凍脹量等物理力學(xué)指標(biāo)的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)西部永久性?xún)鐾僚c季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)域面積占國(guó)土總面積的60％以上，而近幾年來(lái)我國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的西部建設(shè)，如西氣東輸、西電東輸工程、青藏鐵路、青藏公路等大型國(guó)家建設(shè)項(xiàng)目，凍土問(wèn)題將成為這些工程建設(shè)中的一大阻力，如鐵路隧道開(kāi)挖及支護(hù)受到凍脹作用的顯著影響，涉及到凍土的力學(xué)性能試驗(yàn)和力學(xué)性能指標(biāo)的確定等問(wèn)題。

此外，目前在土木、交通以及采礦等工程領(lǐng)域多采用凍結(jié)法進(jìn)行施工，主要是由于凍脹作用的影響，土體中的水熱狀態(tài)發(fā)生顯著變化，并引起土體的強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)改變，但是在凍結(jié)法施工的過(guò)程中，凍脹作用對(duì)周?chē)ㄖ锖褪┕さ挠绊懯遣豢珊鲆暤?，主要表現(xiàn)為周?chē)ㄖ锘A(chǔ)的不均勻隆起、建筑物開(kāi)裂變形、對(duì)已有管線(xiàn)的凍脹破壞以及外層混凝土井壁的壓壞等等。

因此，對(duì)凍土的物理力學(xué)指標(biāo)的研究相當(dāng)緊迫。對(duì)于凍土物理性能指標(biāo)的確定多采用凍脹儀進(jìn)行試驗(yàn)研究。凍脹儀主要研究在凍脹過(guò)程中，土體的凍脹率、凍脹深度、凍脹量和凍脹力，以及凍土融化過(guò)程中的融沉系數(shù)等物理性能參數(shù)，進(jìn)而對(duì)工程地基融化、壓縮沉降進(jìn)行研究。

經(jīng)過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索，現(xiàn)有技術(shù)多在設(shè)備功能上做了一些有益的探索和改進(jìn)，例如一種凍脹儀(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01510074655.8)，針對(duì)現(xiàn)有測(cè)量路基凍脹設(shè)備在功能、精度、適用性等方面的弊端，提出了一種能夠?qū)β坊鶅雒浺约八诌w移情況進(jìn)行試驗(yàn)研究的凍脹設(shè)備，提高了試驗(yàn)控制的精度和功能，但是該發(fā)明采用砝碼加載，難以實(shí)現(xiàn)荷載的連續(xù)施加，且補(bǔ)水裝置采用馬氏瓶量筒，地下水位的調(diào)節(jié)精度較低，易受到環(huán)境溫度的影響，產(chǎn)生蒸發(fā)等現(xiàn)象，溫度探頭均位于玻璃試樣筒側(cè)壁，僅能測(cè)得試樣內(nèi)部的溫度，而不能有效的提高試樣頂部和底部溫度控制的精確度，同時(shí)，該發(fā)明不能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)控制和測(cè)量，這些均降低了試驗(yàn)的精確度和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：提供一種新型全自動(dòng)凍脹儀，能夠?qū)崿F(xiàn)巖土材料凍脹試驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)控制和采集，且對(duì)試樣頂部和底部溫度控制、豎向應(yīng)力控制等采用伺服閉環(huán)控制，可有效地避免環(huán)境等客觀原因?qū)υ囼?yàn)過(guò)程的影響，提高試驗(yàn)控制和測(cè)量的精確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

種全自動(dòng)凍脹儀，其特征在于，它包括主機(jī)加載框架，位于主機(jī)加載框架上的凍結(jié)壓力室，與凍結(jié)壓力室相連接的高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)，連接在凍結(jié)壓力室頂部的水位控制系統(tǒng)，與水位控制系統(tǒng)相連的計(jì)算機(jī)；所述的計(jì)算機(jī)與主機(jī)加載框架和高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)相連接?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)或者控制面板對(duì)本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)控制和采集。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的主機(jī)加載框架包括加載橫梁、荷重傳感器、拉桿、控制面板、鋼架、伺服驅(qū)動(dòng)裝置和絲桿；

所述的鋼架上分別安裝有拉桿和箱體；伺服驅(qū)動(dòng)裝置固定于箱體的側(cè)面，并與安裝在箱體內(nèi)部的絲桿相連接，絲桿頂部安裝有法蘭盤(pán)；

所述的加載橫梁通過(guò)上端固定螺母和下端固定螺母固定在拉桿的上端，加載橫梁的一端設(shè)置有u型開(kāi)口；

所述的凍結(jié)壓力室位于法蘭盤(pán)上，凍結(jié)壓力室的頂部與固定在荷重傳感器下方的加載接頭相接觸，所述的荷重傳感器安裝在加載橫梁的中心。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)箱體內(nèi)部的絲桿推動(dòng)凍結(jié)壓力室隨法蘭盤(pán)進(jìn)行豎向運(yùn)動(dòng)，控制凍土試樣的軸向加載和軸向位移，并采用荷重傳感器對(duì)凍土試樣的受力變化進(jìn)行伺服控制和測(cè)量。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的凍結(jié)壓力室包括中心桿、上蓋、上保溫罩、有機(jī)玻璃筒、隔熱保溫材料、下保溫罩、導(dǎo)向桿、上隔熱塊、上端恒溫調(diào)節(jié)板、上透水?dāng)U散板、上透水板、凍土試樣、下透水板、下透水?dāng)U散板、下隔熱塊、底部支撐桿、下端恒溫調(diào)節(jié)板、上端溫度傳感器和下端溫度傳感器；

所述的上蓋和下保溫罩通過(guò)導(dǎo)向桿分別固定于有機(jī)玻璃筒的上下兩端，有機(jī)玻璃筒內(nèi)部安裝有凍土試樣；

所述的凍土試樣頂部從下到上依次放置有上透水板、上透水?dāng)U散板、上端恒溫調(diào)節(jié)板和上隔熱塊；中心桿和上隔熱塊、上端恒溫調(diào)節(jié)板和上透水?dāng)U散板依次固定形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)b1，上透水?dāng)U散板與有機(jī)玻璃筒之間采用o型圈密封；

所述的凍土試樣底部從上到下依次放置有下透水板、下透水?dāng)U散板、下端恒溫調(diào)節(jié)板和下隔熱塊；底部支撐桿和下隔熱塊、下端恒溫調(diào)節(jié)板和下透水?dāng)U散板依次固定形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)b2，下透水?dāng)U散板與有機(jī)玻璃筒之間采用o型圈密封；

所述的上保溫罩與上蓋相連接，下保溫罩固定于下端恒溫調(diào)節(jié)板上；隔熱保溫材料包裹在凍結(jié)壓力室外部。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的上透水?dāng)U散板的頂部和底部分別設(shè)置有上端溫控環(huán)形過(guò)水通道和上端補(bǔ)水/排氣環(huán)形通道，上端溫控環(huán)形過(guò)水通道的入水端和出水端分別與上端恒溫調(diào)節(jié)板頂部的上端溫控入口和上端溫控出口相連通，上端補(bǔ)水/排氣環(huán)形通道的中心入水端通過(guò)上端補(bǔ)水/排氣通道與上隔熱塊上的上端補(bǔ)水/排氣接口相連通；

所述的下透水?dāng)U散板頂部和底部分別設(shè)置有下端補(bǔ)水環(huán)形過(guò)水通道和下端溫控環(huán)形過(guò)水通道，下端補(bǔ)水環(huán)形過(guò)水通道通過(guò)下端補(bǔ)水通道與下隔熱塊上的下端補(bǔ)水入口相連通，下端溫控環(huán)形過(guò)水通道的入水端和出水端分別與下端恒溫調(diào)節(jié)板底部的下端溫控入口和下端溫控出口相連通。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，凍結(jié)壓力室包括第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)和第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)；第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)與下端溫控入口和下端溫控出口相連通；第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)與上端溫控入口和上端溫控出口相連通。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，溫度傳感器穿過(guò)有機(jī)玻璃筒，并延伸至凍土試樣的內(nèi)部，上端溫度傳感器安裝在上隔熱塊的內(nèi)部，下端溫度傳感器安裝在下隔熱塊的內(nèi)部。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，水位控制系統(tǒng)通過(guò)管線(xiàn)與上端補(bǔ)水/排氣接口或者下端補(bǔ)水入口相連通。

本發(fā)明提供的全自動(dòng)凍脹儀，可進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，如可以進(jìn)行以下試驗(yàn)：

a、單向/雙向凍結(jié)過(guò)程試驗(yàn)，測(cè)得土體的凍脹量、凍脹率、凍結(jié)深度和凍脹力等試驗(yàn)參數(shù)；

b、凍土融化過(guò)程試驗(yàn)，測(cè)得土體的融沉量、融沉系數(shù)和壓縮系數(shù)等物理力學(xué)參數(shù)；

c、凍融循環(huán)試驗(yàn)，測(cè)得在凍融循環(huán)過(guò)程中土體的變形、溫度、應(yīng)力和鹽分遷移、水分遷移等變化情況，并檢測(cè)凍融循環(huán)前后土體性質(zhì)的變化。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供的全自動(dòng)凍脹儀采用試驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)化控制，能夠?qū)崿F(xiàn)凍土試驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)化控制和采集，可有效地提高試驗(yàn)的控制和測(cè)量精確度；

2、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀采用配套的水位控制系統(tǒng)，可有效地降低環(huán)境溫度對(duì)試驗(yàn)過(guò)程控制及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響；

3、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀采用雙向可控補(bǔ)水通道設(shè)計(jì)，該通道即可作為補(bǔ)水通道，又可作為排水通道使用。

4、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀軸向采用伺服控制系統(tǒng)加壓，能夠進(jìn)行連續(xù)軸向加載控制。

5、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的恒溫調(diào)節(jié)板和透水?dāng)U散板均采用環(huán)形過(guò)水通道，可有效地提高試樣頂部、底部溫度分布和試樣補(bǔ)水的均勻性，提高試驗(yàn)的有效性。

6、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀對(duì)試驗(yàn)中的溫度、軸力等采用伺服閉環(huán)控制，可有效地提高試驗(yàn)控制的精度，降低客觀因素對(duì)試驗(yàn)控制的影響。

7、本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀在凍土試樣的上下端分別設(shè)置上端溫度傳感器和下端溫度傳感器，可有效地避免外界溫度對(duì)上端恒溫調(diào)節(jié)板和下端恒溫調(diào)節(jié)板溫度的影響，提高試驗(yàn)控制的精確度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的主機(jī)加載框架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的主機(jī)加載框架的剖面圖。

圖4是本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的凍結(jié)壓力室結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4全自動(dòng)凍脹儀的凍結(jié)壓力室a-a剖面圖。

圖6是圖5中全自動(dòng)凍脹儀凍結(jié)壓力室i-i截面圖。

圖7是圖5中全自動(dòng)凍脹儀凍結(jié)壓力室ii-ii截面圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1至圖7所示。一種全自動(dòng)凍脹儀，其特征在于，它包括主機(jī)加載框架1，位于主機(jī)加載框架1上的凍結(jié)壓力室2，與凍結(jié)壓力室2相連接的高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3，連接在凍結(jié)壓力室3頂部的水位控制系統(tǒng)4，與水位控制系統(tǒng)4相連的計(jì)算機(jī)5；所述的計(jì)算機(jī)5與主機(jī)加載框架1和高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3相連接。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的主機(jī)加載框架1包括加載橫梁1-2、荷重傳感器1-4、拉桿1-6、控制面板1-8、鋼架1-11、伺服驅(qū)動(dòng)裝置1-12、絲桿1-14；

所述的鋼架1-11上分別安裝有拉桿1-6和箱體1-9；伺服驅(qū)動(dòng)裝置1-12固定于箱體1-9的側(cè)面，并與安裝在箱體1-9內(nèi)部的絲桿1-14相連接，絲桿1-14頂部安裝有法蘭盤(pán)1-7；

所述的加載橫梁1-2通過(guò)上端固定螺母1-1和下端固定螺母1-3固定在拉桿1-6的上端，加載橫梁1-2的一端設(shè)置有u型開(kāi)口1-15；

所述的凍結(jié)壓力室2位于法蘭盤(pán)1-7上，凍結(jié)壓力室2的頂部與固定在荷重傳感器1-4下方的加載接頭1-5相接觸，所述的荷重傳感器1-4安裝在加載橫梁1-2的中心。

所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置1-12通過(guò)箱體1-9內(nèi)部的絲桿1-14推動(dòng)凍結(jié)壓力室2隨法蘭盤(pán)1-7進(jìn)行豎向運(yùn)動(dòng)，控制凍土試樣2-12的軸向加載和軸向位移，并采用荷重傳感器1-4對(duì)凍土試樣2-12的受力變化進(jìn)行伺服控制和測(cè)量。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的凍結(jié)壓力室2包括中心桿2-1、上蓋2-2、上保溫罩2-3、有機(jī)玻璃筒2-4、隔熱保溫材料2-5、下保溫罩2-6、導(dǎo)向桿2-7、上隔熱塊2-8、上端恒溫調(diào)節(jié)板2-9、上透水?dāng)U散板2-10、上透水板2-11、凍土試樣2-12、下透水板2-13、下透水?dāng)U散板2-14、下隔熱塊2-15、底部支撐桿2-16、下端恒溫調(diào)節(jié)板2-17、上端溫度傳感器2-18和下端溫度傳感器2-19；

所述的上蓋2-2和下保溫罩2-6通過(guò)導(dǎo)向桿2-7分別固定于有機(jī)玻璃筒2-4的上下兩端，有機(jī)玻璃筒2-4內(nèi)部安裝有凍土試樣2-12；

所述的凍土試樣2-12頂部從下到上依次放置有上透水板2-11、上透水?dāng)U散板2-10、上端恒溫調(diào)節(jié)板2-9和上隔熱塊2-8；中心桿2-1和上隔熱塊2-8、上端恒溫調(diào)節(jié)板2-9和上透水?dāng)U散板2-10依次固定形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)b1，上透水?dāng)U散板2-10與有機(jī)玻璃筒2-4之間采用o型圈2-32密封；

所述的凍土試樣2-12底部從上到下依次放置有下透水板2-13、下透水?dāng)U散板2-14、下端恒溫調(diào)節(jié)板2-17和下隔熱塊2-15；底部支撐桿2-16和下隔熱塊2-15、下端恒溫調(diào)節(jié)板2-17和下透水?dāng)U散板2-14依次固定形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)b2，下透水?dāng)U散板2-14與有機(jī)玻璃筒2-4之間采用o型圈2-32密封；

所述的上保溫罩2-3與上蓋2-2相連接，下保溫罩2-6固定于下端恒溫調(diào)節(jié)板2-17上；隔熱保溫材料2-5包裹在凍結(jié)壓力室2外部。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，所述的上透水?dāng)U散板2-10的頂部和底部分別設(shè)置有上端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-22和上端補(bǔ)水/排氣環(huán)形通道2-25，上端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-22的入水端和出水端分別與上端恒溫調(diào)節(jié)板2-9頂部的上端溫控入口2-20和上端溫控出口2-21相連通，上端補(bǔ)水/排氣環(huán)形通道2-25的中心入水端通過(guò)上端補(bǔ)水/排氣通道2-24與上隔熱塊2-8上的上端補(bǔ)水/排氣接口2-23相連通；

所述的下透水?dāng)U散板2-14頂部和底部分別設(shè)置有下端補(bǔ)水環(huán)形過(guò)水通道2-31和下端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-30，下端補(bǔ)水環(huán)形過(guò)水通道2-31通過(guò)下端補(bǔ)水通道2-27與下隔熱塊2-15上的下端補(bǔ)水入口2-26相連通，下端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-30的入水端和出水端分別與下端恒溫調(diào)節(jié)板2-17底部的下端溫控入口2-28和下端溫控出口2-29相連通。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，凍結(jié)壓力室3包括第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1和第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2；第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1與下端溫控入口2-28和下端溫控出口2-29相連通；第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2與上端溫控入口2-20和上端溫控出口2-21相連通。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，溫度傳感器1-10穿過(guò)有機(jī)玻璃筒2-4，并延伸至凍土試樣2-12的內(nèi)部，上端溫度傳感器2-18安裝在上隔熱塊2-8的內(nèi)部，下端溫度傳感器2-19安裝在下隔熱塊2-15的內(nèi)部。

以上所述的全自動(dòng)凍脹儀，水位控制系統(tǒng)4通過(guò)管線(xiàn)與上端補(bǔ)水/排氣接口2-23或者下端補(bǔ)水入口2-26相連通。

本發(fā)明所述的水位控制系統(tǒng)4采用南京泰克奧科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為tka-pvc-3的標(biāo)準(zhǔn)壓力體積控制器，通過(guò)控制器對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中凍土試樣2-12的含水體積和壓力進(jìn)行控制，可模擬在實(shí)際環(huán)境中凍土試樣2-12所處的地下水位變化情況；可根據(jù)試驗(yàn)需要選用不同量程的標(biāo)準(zhǔn)壓力體積控制器。

實(shí)施例2

本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的工作方法為：

溫度控制：步驟a：凍土試樣2-12上端溫度調(diào)控：?jiǎn)?dòng)第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1，系統(tǒng)內(nèi)部的恒溫液體(溫度為t0)依次通過(guò)下端溫控入口2-28、下端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-30、下端溫控出口2-29進(jìn)行循環(huán)，并最終流入第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1內(nèi)部，循環(huán)過(guò)程中，恒溫液體將受到外界環(huán)境因素的影響，液體溫度發(fā)生變化，通過(guò)下端溫度傳感器2-19測(cè)量下端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-30內(nèi)部液體的溫度t1，并將該溫度t1反饋給計(jì)算機(jī)5，通過(guò)將溫度t0和t1進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算機(jī)5系統(tǒng)將對(duì)液體溫度進(jìn)行微調(diào)，使得測(cè)量溫度t1趨近于目標(biāo)溫度t0；

步驟b：凍土試樣2-12上端溫度調(diào)控：同凍土試樣2-12上端溫度調(diào)控方式，采用第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2、上端溫控入口2-20、上端溫控出口2-21、上端溫控環(huán)形過(guò)水通道2-22結(jié)構(gòu)；

應(yīng)力控制：伺服控制系統(tǒng)1-12通過(guò)箱體1-9內(nèi)部的絲桿1-14推動(dòng)凍結(jié)壓力室2隨法蘭盤(pán)1-7進(jìn)行豎向運(yùn)動(dòng)，控制凍土試樣2-12的軸向加載和軸向位移，并采用荷重傳感器1-4對(duì)凍土試樣2-12的受力變化進(jìn)行伺服控制和測(cè)量；

補(bǔ)水控制：水位控制系統(tǒng)4控制試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試樣的補(bǔ)水量和試樣內(nèi)部孔隙水壓力調(diào)控。

實(shí)施例3

本發(fā)明所述的全自動(dòng)凍脹儀的操作步驟為：

a、單向/雙向凍結(jié)過(guò)程試驗(yàn)

步驟一：安裝試樣，在有機(jī)玻璃筒2-4內(nèi)部涂抹一層凡士林，用手將規(guī)定尺寸的凍土試樣2-12緩緩?fù)迫胗袡C(jī)玻璃筒2-4內(nèi)部，若為原狀土試樣，應(yīng)保持凍土試樣2-12的放置方向?yàn)槠渥匀怀练e方向，在凍土試樣2-12上端依次放置濾紙和上透水板2-11、下端依次放置濾紙和下透水板2-13，并將裝有凍土試樣2-12的有機(jī)玻璃筒2-4放置在結(jié)構(gòu)b2的上部，結(jié)構(gòu)b1從有機(jī)玻璃筒2-4的上部輕輕推入，與上透水板2-11相接觸；將凍結(jié)壓力室2放置在主機(jī)加載框架1中，并施加1kpa的壓力；

步驟二：保溫處理，將上保溫罩2-3安裝在上蓋2-2上，溫度傳感器1-10插入有機(jī)玻璃筒2-4內(nèi)部，上端溫度傳感器2-18、下端溫度傳感器2-19分別固定在上隔熱塊2-8和下隔熱塊2-15的內(nèi)部，隨后將隔熱保溫材料2-5包裹在凍結(jié)壓力室2外部；

步驟三：管線(xiàn)連接，將第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1通過(guò)管線(xiàn)與下端溫控入口2-28和下端溫控出口2-29相連通，第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2通過(guò)管線(xiàn)與上端溫控入口2-20和上端溫控出口2-21相連通，水位控制系統(tǒng)4通過(guò)管線(xiàn)與下端補(bǔ)水入口2-26相連通；

步驟四：開(kāi)始試驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)5對(duì)本發(fā)明發(fā)送命令：

1)應(yīng)力控制：通過(guò)主機(jī)加載框架1對(duì)凍土試樣2-12施加初始地應(yīng)力；

2)水位控制：水位控制系統(tǒng)4作為補(bǔ)水系統(tǒng)，設(shè)置與試驗(yàn)用水位相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)壓力，進(jìn)行凍土試樣2-12的水位控制；

3)溫度控制：?jiǎn)?dòng)第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1和第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2，根據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)需要，第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1和第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2將對(duì)凍土試樣2-12底部和頂部溫度進(jìn)行控制；

4)試驗(yàn)參數(shù)測(cè)量：維持初始地應(yīng)力不變通過(guò)主機(jī)加載框架1測(cè)量?jī)鐾猎嚇?-12的軸向變形、維持軸向位移不變通過(guò)荷重傳感器1-4測(cè)量?jī)鐾猎嚇?-12的軸向應(yīng)力變化，得到凍土試樣2-12的凍脹量和凍脹力變化。

步驟五：完成試驗(yàn)，下端固定螺母1-3固定不動(dòng)，通過(guò)旋松上端固定螺母1-1，使加載橫梁1-2能夠以圖3中的c點(diǎn)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，取出結(jié)構(gòu)b1，并快速?gòu)挠袡C(jī)玻璃筒2-4中取出凍土試樣2-12，測(cè)量?jī)鐾猎嚇?-12高度、凍結(jié)深度等，分析凍土試樣2-12的水分、鹽分遷移情況。

b、凍土融化壓縮試驗(yàn)

在a單向/雙向凍結(jié)過(guò)程試驗(yàn)溫度控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行以下試驗(yàn)控制：

1)溫度控制：?jiǎn)?dòng)第一高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-1和第二高低溫循環(huán)控制系統(tǒng)3-2，根據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)需要，對(duì)凍結(jié)完成后的凍土試樣2-12進(jìn)行溫度控制，保持凍土試樣2-12底部溫度不變，頂部以一定的速率進(jìn)行升溫，使凍土試樣2-12自上而下單向融化，并記錄凍土試樣2-12豎向的變化量，直至融沉結(jié)束，即每2小時(shí)沉降量小于0.05mm；

2)應(yīng)力控制：融沉穩(wěn)定后，停止對(duì)凍土試樣2-12進(jìn)行溫度控制，通過(guò)主機(jī)加載框架1對(duì)凍土試樣2-12逐級(jí)施加試驗(yàn)設(shè)計(jì)所需軸向應(yīng)力，并測(cè)記相應(yīng)的壓縮量；

完成試驗(yàn)后，取出凍土試樣2-12，并分析凍土試樣2-12各層的水分、鹽分遷移情況以及密度變化。

c、凍融循環(huán)試驗(yàn)

同b凍土融化壓縮試驗(yàn)方法，進(jìn)行多次凍結(jié)-融化-凍結(jié)-融化循環(huán)，并測(cè)量、分析試驗(yàn)前后土體性質(zhì)的變化

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。