1.一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:包括有双层桶体,桶体底部嵌套在固定支座中;
所述的桶体包括有内壁和外壁,内壁、外壁紧密粘接在一起,桶体内壁内表面光滑,外表面粗糙,桶体外壁外表面呈螺旋式波纹状,且表面光滑,在桶体外壁波纹状管材的波谷内缠绕螺旋钢丝,钢丝与外壁之间能够产生相对滑动,内壁和外壁的顶端设有与桶壁紧密接触的有机玻璃顶板,沿桶身高度方向上,在桶内、外壁相应高度位置上留设四个热电偶测温孔,埋设在土体中的热电偶温度传感器通过导线与外部采集仪连接,在靠近桶体顶部的桶壁上,沿周长方向均匀地设有五个内补水口,与内补水口相连的补水管路终端与一体积恒定的水压槽相连接,在每个补水管路上均安装液体涡轮流量计,桶体的底板上沿周长环形设置三个内排气口,在靠近底板圆心处,上下对称布置两个外排水口,外排水口设有阀门,固定支座在相应位置处预留有孔洞,固定支座上设有三个螺栓孔,用以连接三个固定螺杆作为支撑。
2.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的四个热电偶测温孔上下均匀布置,第一个热电偶测温孔设置在自固定支座上边缘起150mm处,相邻热电偶测温孔之间间距为150mm。
3.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的内补水口设置在靠近桶体顶部下方100mm处的内壁、外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述固定支座采用合金材料制成,其内径与外桶体外径相同,侧壁厚度为10mm,高度为200mm。
5.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的外排水口直径为50mm。
6.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述固定支撑为固定螺杆,固定螺杆和固定支座的直径均为50mm。
7.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的桶体内、外壁均由透明的聚乙烯材质制成,桶体内、外壁等高,高度为1000mm,桶体外径为800mm,双层桶壁共20mm厚。
8.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的内排气口的直径为10mm。
9.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀量测试装置,其特征在于:所述的补水管路由橡胶材质制成。
10.一种自平衡土体冻胀量测试装置的测试方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)先将桶体放置在固定支座上,并置于室外自然环境中,在桶内壁底部放置一张圆形薄滤纸,将土样从顶部装入桶体内,使其自由滑落到底部;
(2)把螺旋钢丝沿着桶体外壁波纹状条纹的波谷紧密缠绕,并且将靠近桶体顶端处的螺旋钢丝一端固定,并用记号笔记录螺旋钢丝另一端靠近桶体底端处的位置;
(3)沿桶壁留设的测温孔插入热电偶温度传感器,接通桶壁上的内补水管路,供水并排除桶内气泡,调节供水装置;
(4)通过进水口与排水口来控制土体内的含水量,使用液体涡轮流量计记录土体进水量,并通过电脑终端记录温度数据;
(5)当土体发生冻胀时,桶体体积增大,紧密缠绕在桶体外壁的螺旋钢丝下端将产生移动,与记录的初始位置相比,测得钢丝最终产生的滑移量Δl;
(6)通过下述公式(1)和(2),计算得到土体的冻胀量:
Δl=n×π×Δd (1)公式(1)中,n为螺旋钢丝缠绕的圈数;Δd为每一圈螺旋钢丝缠绕处的桶体外径增长量;
公式(2)中,s为每相邻两圈螺旋钢丝间的竖向距离;ΔV为土体冻胀时的体积增长量。