專利名稱：凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)裝置，具體是一種凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在巖土工程界，關(guān)于凍土體物理力學(xué)性質(zhì)的研究還沒有一套成熟的試 驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)單向和雙向的凍結(jié)條件，模擬凍土的溫度場、位移場和應(yīng)力場，以及凍結(jié)過 程中的水分遷移等條件。尤其是在試驗(yàn)室開展大比尺凍土物理力學(xué)模型試驗(yàn)研究方面，還沒 有一套能滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)裝置。經(jīng)國家專利局光盤査新檢索，在國內(nèi)，類似的試驗(yàn)裝置 僅有"三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)裝置"(專利號200510045291.7)，但是，該裝置僅能滿足常規(guī) 地質(zhì)力學(xué)試驗(yàn)?zāi)M的需耍，無法開展低溫條件下的凍上物理力學(xué)模型試驗(yàn)，它即不能實(shí)現(xiàn)土 體凍結(jié)過程中的水分遷移的水分補(bǔ)給，也不能控制溫度過程，不能進(jìn)行單雙向凍結(jié)條件的控 制，并且，在凍脹力的作用下，其箱體側(cè)壁變形無法滿足測力的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置。該裝置不僅可以進(jìn)行常
規(guī)土力學(xué)物理模型試驗(yàn)，而且，還可在低溫試驗(yàn)室進(jìn)行凍上物理力學(xué)模型試驗(yàn)。該裝置可實(shí)
現(xiàn)單向和雙向凍結(jié)條件，以及凍結(jié)過程中水分遷移的水分補(bǔ)給；能夠提供模型試驗(yàn)循環(huán)加載 試驗(yàn)的荷載；監(jiān)測凍土的溫度場和應(yīng)力場，以及凍脹和融沉變形等；能實(shí)現(xiàn)模型試驗(yàn)過程中 測試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包含保溫箱休、底板溫度控制裝 置、補(bǔ)水裝置、加載裝置，以及數(shù)據(jù)采集與處理裝置。保溫箱體結(jié)構(gòu)僅一側(cè)面板采用可拆卸 的螺栓連接，其它各部分結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；加載裝置和數(shù)據(jù)采集與處理裝 置獨(dú)立于保溫箱體結(jié)構(gòu)外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)采集，加熱管設(shè)置在底板供水池內(nèi)；底板溫 度控制裝置和補(bǔ)水裝置共用一個(gè)底板供水池；保溫箱體側(cè)壁面板一、底板供水池、保溫箱體 反力梁和保溫底板采用焊接方式連接為一整體；保溫箱體側(cè)壁面板二前后共兩塊，其中，保 溫箱體前側(cè)壁面板二與保溫箱體側(cè)壁面板一及保溫底板采用螺栓連接，保溫箱體后側(cè)壁面板 二與保溫箱體側(cè)壁面板一及保溫底板采用焊接方式連接為一整體。保溫箱體的保溫底板設(shè)為 保溫箱體的最底層結(jié)構(gòu)。
a、保溫底板包括保溫底板的縱向邊梁、保溫底板的橫向邊梁、保溫底板的縱向橫梁，以 及保溫底板的橫向橫梁；其中，保溫底板的縱向邊梁的兩端與保溫底板的橫向邊梁相連接； 保溫底板的縱向橫梁的一端與保溫底板的橫向橫梁相連接，另一端與保溫底板的橫向邊梁相 連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；保溫底板上部為底板供水池，底板供水 池包括底板供水池的縱向邊梁、底板供水池的橫向邊梁、底板供水池的內(nèi)部支撐梁、底板供 水池的底板，以及底板供水池的前側(cè)壁面板；其中，底板供水池的縱向邊梁的兩端與底板供 水池的橫向邊梁相連接，底板供水池的內(nèi)部支撐梁的一端與底板供水池的縱向邊梁和底板供 水池的底板相連接，另一端與底板供水池的底板連接；底板供水池的前側(cè)壁面板的與底板供 水池的橫向邊梁和底板供水池的底板連接，底板供水池的前側(cè)壁面板放置在底板供水池的底 板上，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；底板供水池的上面放置底板供水池的頂 板一和底板供水池的頂板二，底板供水池的頂板二上有透水孔；保溫箱體側(cè)壁面板一、保溫 箱體前側(cè)壁面板二和保溫箱休后側(cè)壁面板二設(shè)置于保溫底板上部，底板供水池和底板供水池 的頂板一和底板供水池的頂板二的外側(cè)；保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁與保溫底板的縱向邊梁 X用焊接連接，保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁與保溫箱體后側(cè)壁面板二的邊梁采用焊接連接，與保溫箱體前側(cè)壁面板二的邊梁通過連接件一、連接蟪栓一自接件二相連接；保溫箱體前 側(cè)壁面板二與保溫底板采用螺栓連接，保溫箱體前側(cè)壁面板二的底梁與保溫底板的橫向邊梁 經(jīng)連接件三、連接螺栓二和連接件四相連接；
b、 保溫箱體側(cè)壁面板一包括保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁、 保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁、保溫箱體側(cè)壁而板-的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板'的橫梁、保 溫箱體側(cè)壁面板一的肋板，以及保溫箱體側(cè)壁面板一的面板，其中，保溫箱體側(cè)壁面板一的 頂梁的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁的一端與保溫 箱體側(cè)壁面板一的頂梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁相連接；保溫箱體側(cè)壁 面板一的橫梁共四根，其中，左側(cè)第一根保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁 面板一的豎梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁相連接，左側(cè)第二根保溫箱體側(cè) 壁面板一的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一 的肋板相連接，另外兩根保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁的兩端均與保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板 相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；
c、 保溫箱體側(cè)壁面板二包括保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁、 保溫箱體側(cè)壁面板—的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的橫梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁，以 及保溫箱體側(cè)壁面板二的面板；其中，保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁的兩端與保溫箱體側(cè)壁面 板二的邊梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁的兩端亦與保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁相連 接；保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁和保溫箱體側(cè)壁面板二 的底梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板—的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁相連接，另 一端與保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；
d、 保溫箱體反力梁設(shè)置在保溫底板和保溫箱體側(cè)壁面板一的外側(cè)，保溫箱體反力梁的豎 向支撐梁與保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁、保溫箱體側(cè)壁面板一 的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板，以及保溫底板的縱向邊 梁相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接；
e、 保溫箱體反力梁包括保溫箱體反力梁的頂部橫梁、保溫箱體反力梁的豎向支撐梁、保 溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三、保溫 箱體反力梁的加強(qiáng)板四、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板五；其屮，保溫箱體反力梁的豎向支撐梁 的上部與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二相連接；保溫箱體反力梁 的加強(qiáng)板二的h部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁相連接，保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二的兩端 與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三相連接；保溫箱體反力梁的頂部 橫梁的上側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四相連接，其下側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二相連 接，保溫箱體反力梁的頂部橫梁的左右兩側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁 的加強(qiáng)板-二相連接，保溫箱體反力梁的頂部橫梁的翼緣部位與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板Il相 連接；保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四的下部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁相連接，保溫箱體反 力梁的加強(qiáng)板四的兩端與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三相連接， 上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；
f、 箱體外側(cè)保溫裝置放置在試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)的外側(cè)；箱體外側(cè)保溫裝置包括珍珠巖、苯板 和彩鋼板護(hù)面；其中，苯板直接包裹在保溫底板、保溫箱體側(cè)壁面板一、保溫箱體前側(cè)壁面 板二、保溫箱體后側(cè)壁面板二和保溫箱體反力梁的外側(cè)；珍珠巖在苯板和試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)之間 的縫隙中，彩鋼板包裹在苯板的外側(cè)。底板溫度控制裝置包括底板供水池、恒溫水浴、加熱管和管路裝置，其中，在底板供水池的橫狗邊粱上有供水"池M水孔、加熱管的進(jìn)口和加熱 管的出口；加熱管設(shè)置在底板供水池的支撐梁所形成的空隙內(nèi)，加熱管穿過底板供水池的橫 向邊梁上的加熱管的進(jìn)口和加熱管的出口后與管路裝置連接，管路裝置與恒溫水浴連接，加 熱管與恒溫水浴連接，控制溫度。補(bǔ)水箱和恒溫水浴均經(jīng)管路裝置與保溫箱體后側(cè)壁面板二 和底板供水池相連接，管路裝置與保溫箱體后側(cè)壁面板二和底板供水池均焊接連接；補(bǔ)水箱 和恒溫水浴的外側(cè)包裹有苯板和彩鋼板。
底板溫度控制裝置包括恒溫水浴、加熱管和底板供水池，加熱管在底板供水池內(nèi)，其原 理是通過控制恒溫水浴的溫度來間接的控制底板供水池的溫度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對底板溫度的控制， 模擬天然條件下土體凍結(jié)時(shí)下臥暖土層的溫度。底板溫度控制范圍為0"C +15'C，控制精度 為i0.5"C。補(bǔ)水裝置包括水位控制裝置、底板供水池和補(bǔ)水管路，其中，水位控制裝置包括 補(bǔ)水箱和液位控制器，液位控制器放在補(bǔ)水箱內(nèi)，該裝置具有越限報(bào)警功能。補(bǔ)水水位/水頭 控制范圍為0 130cm。加載裝置包括液壓千斤頂和液壓油泵，千斤頂所施加的荷載通過液壓 油泵統(tǒng)一控制調(diào)配。加載裝置獨(dú)立于模型試驗(yàn)箱體，在試驗(yàn)過程中，可選擇是否進(jìn)行加載， 加載時(shí)，利用反力梁施加荷載。數(shù)據(jù)采集與處理裝置包括數(shù)據(jù)采集儀和溫度巡檢儀，以及各 種類型的傳感器。它不僅可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析，還可以以數(shù)據(jù)表、實(shí)時(shí)曲線， 以及報(bào)表等多種形式實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)的進(jìn)展情況，可以訪問歷史數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的回顯。 該裝置獨(dú)立于模型試驗(yàn)裝置，可根據(jù)試驗(yàn)需要，放置在任何地方，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān) 測。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是為開展暖土和凍土體物理力學(xué)模型試驗(yàn)提供了一個(gè)有效的平臺，可以 在試驗(yàn)室開展大比尺凍土物理力學(xué)模型試驗(yàn)，監(jiān)測凍土的溫度場和應(yīng)力場，以及凍脹和融沉 變形等，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)過程中水分遷移的水分補(bǔ)給，以及模型試驗(yàn)過程中測試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明保溫箱體結(jié)構(gòu)原理立 體剖面示意圖；圖2是本發(fā)明底板溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖3是本發(fā)明的保溫箱 體和補(bǔ)水裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4是本發(fā)明保溫箱體側(cè)壁面板一和保溫箱體側(cè)壁面板二 的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖5是本發(fā)明底板供水池的頂板的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖6是本發(fā)明底板 供水池的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖7是本發(fā)明保溫底板的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖8是本發(fā)明保溫箱 體反力梁的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式包含保溫箱體、底板溫度控制裝置、補(bǔ)水裝置、加載裝置，以及數(shù)據(jù)采集與 處理裝置。保溫箱體結(jié)構(gòu)僅一側(cè)面板采用可拆卸的螺栓連接，其它各部分結(jié)構(gòu)均采用焊接方 式連接為一整體；加載裝置和數(shù)據(jù)采集與處理裝置獨(dú)立于保溫箱體結(jié)構(gòu)外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與 數(shù)據(jù)采集，加熱管36設(shè)置在底板供水池52內(nèi)；底板溫度控制裝置和補(bǔ)水裝置共用一個(gè)底板 供水池52;保溫箱休側(cè)壁面板一 48、底板供水池52、保溫箱體反力梁53和保溫底板51采 用焊接方式連接為一整體；保溫箱體側(cè)壁面板二前后共兩塊，其中，保溫箱體前側(cè)壁面板二 49與保溫箱體側(cè)壁面板一 48及保溫底板51采用螺栓連接，保溫箱體后側(cè)壁面板二 50與保 溫箱體側(cè)壁面板一 48及保溫底板51采用焊接方式連接為一整體。保溫箱體的保溫底板51設(shè) 為保溫箱體的最底層結(jié)構(gòu)；
a、保溫底板51包括保溫底板的縱向邊梁14、保溫底板的橫向邊梁15、保溫底板的縱向 橫梁16，以及保溫底板的橫向橫梁17;其中，保溫底板的縱向邊梁14的兩端與保溫底板的 橫向邊梁15相連接；保溫底板的縱向橫梁16的一端與保溫底板的橫向橫梁17相連接，另一 端與保溫底板的模向邊梁15相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；保溫底板
651上部為底板供水池52，底板供水池52包括底板供水池的縱向邊梁25、底板供水池的橫向 邊梁26、底板供水池的內(nèi)部支撐梁27、底板供水池的底板28，以及底板供水池的前側(cè)壁面 板29;其中，底板供水池的縱向邊梁25的兩端與底板供水池的橫向邊梁26相連接，底板供 水池的內(nèi)部支撐梁27的一端與底板供水池的縱向邊梁25和底板供水池的底板28相連接，另 一端與底板供水池的底板28連接；底板供水池的前側(cè)壁面板29的與底板供水池的橫向邊梁 26和底板供水池的底板28連接，底板供水池的前側(cè)壁面板29放置在底板供水池的底板28 上，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；底板供水池52的上面放置底板供水池的頂 板一 31和底板供水池的頂板二 32，底板供水池的頂板二 32上有透水孔33;保溫箱休側(cè)壁面 板一 48、保溫箱體前側(cè)壁面板二 49和保溫箱體后側(cè)壁面板二 50設(shè)置于保溫底板51上部， 底板供水池52和底板供水池的頂板一 31和底板供水池的頂板二 32的外側(cè)；保溫箱體側(cè)壁面 板一的底梁4與保溫底板的縱向邊梁14采用焊接連接，保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁2與保溫 箱體后側(cè)壁面板二的邊梁9采用焊接連接，與保溫箱體前側(cè)壁面板二的邊梁9通過連接件一 42、連接螺栓一 43和連接件二 44相連接；保溫箱體前側(cè)壁面板二 49與保溫底板51采用螺 栓連接，保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁IO與保溫底板的橫向邊梁15經(jīng)連接件三45、連接螺栓 二46和連接件四47相連接；
b、 保溫箱體側(cè)壁面板一 48包括保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁1、保溫箱體側(cè)壁面板一的 邊梁2、保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁3、保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁4、保溫箱體側(cè)壁面板一 的橫梁5、保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板6，以及保溫箱體側(cè)壁面板一的面板7，其中，保溫箱 體側(cè)壁面板一的頂梁1的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁2相連接；保溫箱體側(cè)壁面板一 的豎梁3的一端與保溫箱休側(cè)壁面板一的頂梁1相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的底 梁4相連接；保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁5共四根，其中，左側(cè)第一根保溫箱體側(cè)壁面板一 的橫梁5的一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁3相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊 梁2相連接，左側(cè)第二根保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁5的一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁 3相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板6相連接，另外兩根保溫箱體側(cè)壁面板一的 橫梁5的兩端均與保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板6相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接 為一整體；
c、 保溫箱體側(cè)壁面板二 49包括保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁8、保溫箱體側(cè)壁面板二的 邊梁9、保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁10、保溫箱休側(cè)壁面板二的橫梁ll、保溫箱體側(cè)壁面板 二的豎梁12，以及保溫箱體側(cè)壁面板二的面板13;其中，保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁8的兩 端與保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁9相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁10的兩端亦與保溫箱 體側(cè)壁面板二的邊梁9相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁12的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板二
的頂梁8和保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁10相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的橫梁11的一端與
保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁9相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁12相連接，上述 所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體
d、 保溫箱體反力梁53設(shè)置在保溫底板51和保溫箱體側(cè)壁面板一 48的外側(cè)，保溫箱體 反力梁的豎向支撐梁19與保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁1、保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁3、保 溫箱體側(cè)壁面板一的底梁4、保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁5、保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板6， 以及保溫底板的縱向邊梁14相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均X用焊接方式連接；
e、 保溫箱體反力梁53包括保溫箱體反力梁的頂部橫梁18、保溫箱體反力梁的豎向支撐 梁19、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一20、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二21、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三22、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四23、保溫箱休 反if梁的加強(qiáng)板五24;其中，保溫 箱體反力梁的豎向支撐梁19的上部與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一 20和保溫箱體反力梁的加 強(qiáng)板二 21相連接；保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二 21的上部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁18 相連接，保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二21的兩端與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一20和保溫箱體 反力梁的加強(qiáng)板三22相連接；保溫箱體反力梁的頂部橫梁18的上側(cè)與保溫箱體反力梁的加 強(qiáng)板四23相連接，其下側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二21相連接，保溫箱體反力梁的頂部 橫梁18的左右兩側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一 20和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二 22相連 接，保溫箱體反力梁的頂部橫梁18的翼緣部位與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板五24相連接；保 溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四23的下部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁18相連接，保溫箱體反力 梁的加強(qiáng)板四23的兩端與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一 20和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三22 相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用傳接方式連接為一整體；
f、箱休外側(cè)保溫裝置54放置在試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)55的外側(cè)；箱體外側(cè)保溫裝置54包括珍 珠巖37、苯板38和彩鋼板護(hù)面39;其中，苯板38直接包裹在保溫底板51、保溫箱體側(cè)壁 面板一 48、保溫箱體前側(cè)壁面板二 49、保溫箱體后側(cè)壁面板二 50和保溫箱體反力梁53的外 側(cè);珍珠巖37在苯板38和試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)55之間的縫隙中，彩鋼板39包裹在苯板38的外側(cè)。 底板溫度控制裝賈包括底板供水池52、恒溫水浴41、加熱管36和管路裝置56，其屮，在底 板供水池的橫向邊梁26上有供水池的進(jìn)水孔30、加熱管的進(jìn)口 34和加熱管的出口 35;加熱 管36設(shè)置在底板供水池的支撐梁27所形成的宇隙內(nèi)，加熱管36穿過底板供水池的橫向邊梁 26上的加熱管的進(jìn)口 34和加熱管的出口 35后與管路裝置56連接，管路裝置56與恒溫水浴 41連接，加熱管36與恒溫水浴41連接，控制溫度。補(bǔ)水裝置包括補(bǔ)水箱40、液位控制器 57、底板供水池52和管路裝置56，液位控制器57放在補(bǔ)水箱40內(nèi)。補(bǔ)水箱40和恒溫水浴 41均經(jīng)管路裝置56與保溫箱體后側(cè)壁面板二 50和底板供水池52相連接，管路裝置56與保 溫箱體后側(cè)壁面板二 50和底板供水池52均焊接連接；補(bǔ)水箱40和恒溫水浴41的外側(cè)包裹 有苯板38和彩鋼板39。加載裝置和數(shù)據(jù)采集與處理裝置獨(dú)立于模型試驗(yàn)臺裝置，在模型試 驗(yàn)臺外側(cè)的任意位置。
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權(quán)利要求
1、凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置，包含保溫箱體、底板溫度控制裝置、補(bǔ)水裝置、加載裝置，以及數(shù)據(jù)采集與處理裝置，其特征在于保溫箱體結(jié)構(gòu)僅一側(cè)面板采用可拆卸的螺栓連接，其它各部分結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；加熱管設(shè)置在供水池內(nèi)；底板溫度控制裝置和補(bǔ)水裝置共用一個(gè)底板供水池；保溫箱體側(cè)壁面板一、底板供水池、保溫箱體反力梁和保溫底板采用焊接方式連接為一整體；保溫箱體側(cè)壁面板二前后共兩塊，其中，保溫箱體前側(cè)壁面板二與保溫箱體側(cè)壁面板一及保溫底板采用螺栓連接，保溫箱體后側(cè)壁面板二與保溫箱體側(cè)壁面板一及保溫底板采用焊接方式連接為一整體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于保溫箱體的保溫底板設(shè) 為保溫箱體的最底層結(jié)構(gòu)；a、 保溫底板包括保溫底板的縱向邊梁、保溫底板的橫向邊梁、保溫底板的縱向橫梁，以 及保溫底板的橫向橫梁其中，保溫底板的縱向邊梁的兩端與保溫底板的橫向邊梁相連接； 保溫底板的縱向橫梁的一端與保溫底板的橫向橫梁相連接，另一端與保溫底板的橫向邊梁相 連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；保溫底板上部為底板供水池，底板供水 池包括底板供水池的縱向邊梁、底板供水池的橫向邊梁、底板供水池的內(nèi)部支撐梁、底板供 水池的底板，以及底板供水池的前側(cè)壁面板；其中，底板供水池的縱向邊梁的兩端與底板供 水池的橫向邊梁相連接，底板供水池的內(nèi)部支撐梁的一端與底板供水池的縱向邊梁和底板供 水池的底板相連接，另一端與底板供水池的底板連接；底板供水池的前側(cè)壁面板的與底板供 水池的橫向邊梁和底板供水池的底板連接，底板供水池的前側(cè)壁面板放置在底板供水池的底 板上，上述所有結(jié)構(gòu)均X用焊接方式連接為一整體；底板供水池的上面放置底板供水池的頂 板一和底板供水池的頂板二，底板供水池的頂板二上有透水孔；保溫箱體側(cè)壁面板一、保溫 箱體前側(cè)壁面板二和保溫箱體后側(cè)壁面板二設(shè)置于保溫底板上部，底板供水池和底板供水池 的頂板一和底板供水池的頂板一-的外側(cè)；保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁與保溫底板的縱向邊梁 釆用焊接連接，保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁與保溫箱體后側(cè)壁面板二的邊梁采用焊接連接， 與保溫箱體前側(cè)壁面板二的邊梁通過連接件一、連接螺栓一和連接件二相連接；保溫箱體前 側(cè)壁面板二與保溫底板采用螺栓連接，保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁與保溫底板的橫向邊梁經(jīng) 連接件三、連接螺栓二和連接件四相連接；b、 保溫箱體側(cè)壁面板一包括保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁、 保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁、保 溫箱休側(cè)壁面板一的肋板，以及保溫箱休側(cè)壁面板一的面板，其中，保溫箱休側(cè)壁面板一的 頂梁的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁的一端與保溫 箱體側(cè)壁面板一的頂梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的底梁相連接；保溫箱體側(cè)壁 面板一的橫梁共四根，其中，左側(cè)第一根保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁 面板一的豎梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的邊梁相連接，左側(cè)第二根保溫箱體側(cè) 壁面板一的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁相連接，另一端與保溫箱體側(cè)壁面板一 的肋板相連接，另外兩根保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁的兩端均與保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板 相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；c、 保溫箱體側(cè)壁面板二包括保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁、 保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的橫梁、保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁，以及保溫箱體側(cè)壁面板二的面板；其中，保'溫lf體頂![壁面板二的頂梁約兩端與保溫箱體側(cè)壁面 板二的邊梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的底梁的兩端亦與保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁相連 接；保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁的兩端與保溫箱體側(cè)壁面板二的頂梁和保溫箱體側(cè)壁面板二 的底梁相連接；保溫箱體側(cè)壁面板二的橫梁的一端與保溫箱體側(cè)壁面板二的邊梁相連接，另 一端與保溫箱體側(cè)壁面板二的豎梁相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用輝接方式連接為一整體；d、 保溫箱體反力梁設(shè)置在保溫底板和保溫箱體側(cè)壁面板一的外側(cè)，保溫箱體反力梁的豎 向支撐梁與保溫箱體側(cè)壁面板一的頂梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的豎梁、保溫箱體側(cè)壁面板一 的底梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的橫梁、保溫箱體側(cè)壁面板一的肋板，以及保溫底板的縱向邊 梁相連接，上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接；e、 保溫箱體反力梁包括保溫箱體反力梁的頂部橫梁、保溫箱體反力梁的豎向支撐梁、保 溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三、保溫 箱體反力梁的加強(qiáng)板四、保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板五；其中，保溫箱體反力梁的豎向支撐梁 的上部與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二相連接；保溫箱體反力梁 的加強(qiáng)板二的上部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁相連接，保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二的兩端 與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三相連接；保溫箱體反力梁的頂部 橫梁的上側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四相連接，其下側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板二相連 接，保溫箱體反力梁的頂部橫梁的左右兩側(cè)與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁 的加強(qiáng)板三相連接，保溫箱體反力梁的頂部橫梁的翼緣部位與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板五相 連接；保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板四的下部與保溫箱體反力梁的頂部橫梁相連接，保溫箱體反 力梁的加強(qiáng)板四的兩端與保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板一和保溫箱體反力梁的加強(qiáng)板三相連接， 上述所有結(jié)構(gòu)均采用焊接方式連接為一整體；f、 箱體外側(cè)保溫裝置放置在試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)的外側(cè)；箱體外側(cè)保溫裝置包括珍珠巖、苯板 和彩鋼板護(hù)面；其中，苯板直接包裹在保溫底板、保溫箱體側(cè)壁面板一、保溫箱體前側(cè)壁面 板二、保溫箱體后側(cè)壁面板二和保溫箱體反力梁的外側(cè)；珍珠巖在苯板和試驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)之間 的縫隙中，彩鋼板包裹在苯板的外側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于底板溫度控制裝置包括 底板供水池、恒溫水浴、加熱管和管路裝置，其中，在底板供水池的橫向邊梁上有供水池的 進(jìn)水孔、加熱管的進(jìn)口和加熱管的出口；加熱管設(shè)置在底板供水池的支撐梁所形成的空隙內(nèi)， 加熱管穿過底板供水池的橫向邊梁上的加熱管的進(jìn)口和加熱管的出口后與管路裝置連接，管 路裝置與恒溫水浴連接，加熱管與恒溫水浴連接，控制溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于補(bǔ)水箱和恒溫水浴均經(jīng) 管路裝置與保溫箱體后側(cè)壁面板二和底板供水池相連接，管路裝置與保溫箱體后側(cè)壁面板二 和底板供水池均焊接連接；補(bǔ)水箱和恒溫水浴的外側(cè)包裹有苯板和彩鋼板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)裝置，具體是一種凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置。其特點(diǎn)是凍土力學(xué)模型試驗(yàn)裝置為全鋼箱型結(jié)構(gòu)，它包括保溫箱體、底板溫度控制裝置、補(bǔ)水裝置、加載裝置，以及數(shù)據(jù)采集與處理裝置。該裝置采用焊接方式連接為一整體，僅一側(cè)面板采用螺栓連接。其中，保溫箱體的底板結(jié)構(gòu)包括保溫底板、供水池和供水池頂板，該結(jié)構(gòu)兼顧補(bǔ)水和溫度控制的作用。補(bǔ)水裝置包括水位控制裝置、供水池和補(bǔ)水管路裝置。加載裝置包括液壓千斤頂和液壓油泵。數(shù)據(jù)采集與處理裝置包括DT500/600系列數(shù)據(jù)采集儀和XSL系列溫度巡檢儀，以及各種類型的傳感器。該裝置可實(shí)現(xiàn)單向和雙向凍結(jié)條件，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)過程中水分遷移的水分補(bǔ)給，提供模型試驗(yàn)加載破壞的荷載，監(jiān)測凍土的溫度場和應(yīng)力場，以及凍脹和融沉變形等；實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中測試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析。
文檔編號G01N33/00GK101551373SQ20091007210
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者孫景路, 濱 張, 汪恩良, 華 鐘 申請人:黑龍江省水利科學(xué)研究院