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    重庆时时彩有什么方法能赢: 一种测试土体试样热物性参数的装置.pdf

    关 键 词:
    一种 测试 试样 物性 参数 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610848859.7

    申请日:

    2016.09.26

    公开号:

    CN106353359A

    公开日:

    2017.01.25

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 25/00申请日:20160926|||公开
    IPC分类号: G01N25/00; G01N25/20; G01N1/28 主分类号: G01N25/00
    申请人: 桂林理工大学
    发明人: 徐云山; 曾召田; 范理云; 吕海波; 李其林; 蔡於芬
    地址: 541004 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610848859.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.03.01|||2017.01.25

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种测试土体试样热物性参数的装置。该装置包括制样系统和试验系统;制样系统用来完成土体试样的制备,试验系统用来完成不同热负荷下土体试样热物性参数的测试;制样系统包括小型击实器、金属杆、制样管、外延伸管,小型击实器由底座和击锤组成;试验系统由高低温交变湿热试验箱、热探针和KD2?Pro热特性分析仪组成,高低温交变湿热试验箱内部设置有不锈钢支架,用于放置装有土体试样的制样管。通过该装置实现不同热负荷环境的真实模拟,并准确测试土体试样的热物性参数。本发明装置结构简单,操作方便,测试结果精度较高,可为岩土工程热分析领域的研究与应用提供便利,便于工程运用和大规模推广。

    权利要求书

    1.一种测试土体试样热物性参数的装置,其特征在于该装置包括制样系统和试验系
    统,制样系统用来完成土体试样(5)的制备,试验系统用来完成不同热负荷下土体试样(5)
    热物性参数的测试;其中,制样系统包括制样管(3)、外延伸管(4)、金属杆和小型击实器,制
    样管(3)采用PVC管加工制成,内径为55.0mm,高度为90.0mm,壁厚3.0mm;外延伸管(4)采用
    PVC管加工制成,内径为55.0mm,高度为30.0mm,壁厚3.0mm;小型击实器由底座(1)和击锤
    (2)组成,底座(1)的直径为53.0mm,高度为20.0mm,击锤(2)的直径为20.0mm,高度为
    60.0mm,底座(1)和击锤(2)均采用不锈钢材料制成,底座(1)焊接于金属杆上,且套在制样
    管(3)内,击锤(2)中部设置小圆孔,并通过中部的小圆孔恰好套在金属杆上,能够自由上下
    滑动;而外延伸管(4)则是同轴线方向叠在制样管(3)上,用橡皮膜扎紧;制样管(3)提供了
    击实制样过程中对土体试样(5)的形状与体积的约束,严格控制了制样过程中土体试样(5)
    的初始干密度以及含水率,而外延伸管(4)主要起到辅助击样的功能,即在分层击样过程
    中,松散的土样往往会超出制样管(3),将配套的外延伸管(4)叠在制样管(3)上避免松散土
    样散落出制样管(3),保证制样过程的精度和制样方便;小型击实器的作用是放置于松散土
    样上对其实现击实的目的,即通过击锤(2)抬升做自由落体运动对底座(1)产生冲击力,从
    而能够作用于松散土样上实现击实的目的;试验系统包括高低温交变湿热试验箱(7)、热探
    针(6)和KD2 Pro热特性分析仪(8),高低温交变湿热试验箱(7)的内部设置有水平的不锈钢
    支架(9),用于放置装有土体试样(5)的制样管(3),热探针(6)通过探针线穿过高低温交变
    湿热试验箱(7)的侧壁与KD2 Pro热特性分析仪(8)连接,KD2 Pro热特性分析仪(8)的作用
    是测试土体试样(5)的热物性参数,即通过热探针(6)插入到土体试样(5)正中间测试其热
    物性参数,并通过探针线反馈给KD2 Pro热特性分析仪(8),而高低温交变湿热试验箱(7)主
    要是提供需求的热负荷环境,即通过温度编程控制功能按试验需求设置不同的热负荷,从
    而模拟不同的热环境工况,高低温交变湿热试验箱(7)能够分段编程严格控制试验箱内温
    度变化快慢,温度变化幅度,以实现近似模拟大部分实际热负荷工况,高低温交变湿热试验
    箱(7)的长为600.0mm,宽为500.0mm,高为800.0mm。

    说明书

    一种测试土体试样热物性参数的装置

    技术领域

    本发明属于岩土工程热分析测试技术领域,特别涉及一种测试土体试样热物性参
    数的装置。

    背景技术

    土体的热物性参数主要包括土体的热导率、比热容和热扩散率,它们在工程应用
    中占据着非常重要的位置,例如需要热绝缘技术的工程,封闭的地下建筑,污染土的热处
    理,天然气、石油管道及核废处置设备的设计和放置,电缆的埋设,加热和冷却的地基改良
    技术,天然气、煤及石油的勘探采掘以及浅层地热能的开发应用等。然而实际工程中要较为
    准确获取土体的热物性,大多借助于室内热物性试验(因为实际工程环境较复杂,且原位测
    试技术扰动大、有滞后性、耗时、高成本)。特别的,目前模拟不同热环境(主要是热负荷)下
    土体热物性的室内试验鲜见报道,这是因为实际工程应用中,复杂多变的热环境往往是室
    内热物性试验较难模拟的因素之一,但热环境的差异对土体热物性的影响是不容忽视的
    (相关研究表明,不同热环境对土体热物性有较大的影响)。因此,能够真实模拟不同热负荷
    环境就显得意义重大,从而对具体工程下土体热物性有更准确的认识。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种测试土体试样热物性参数的装置。

    本发明是这样实现的:一种测试土体试样热物性参数的装置,包括制样系统和试
    验系统,制样系统用来完成土体试样的制备,试验系统用来完成不同热负荷下土体试样热
    物性参数的测试;其中,制样系统包括制样管、外延伸管、金属杆和小型击实器,制样管采用
    PVC管加工制成,内径为55.0mm,高度为90.0mm,壁厚3.0mm;外延伸管采用PVC管加工制成,
    内径为55.0mm,高度为30.0mm,壁厚3.0mm;小型击实器由底座和击锤组成,底座的直径为
    53.0mm,高度为20.0mm,击锤的直径为20.0mm,高度为60.0mm,底座和击锤均采用不锈钢材
    料制成,底座焊接于金属杆上,且套在制样管内,击锤中部设置小圆孔,并通过中部的小圆
    孔恰好套在金属杆上,能够自由上下滑动;而外延伸管则是同轴线方向叠在制样管上,用橡
    皮膜扎紧;制样管提供了击实制样过程中对土体试样的形状与体积的约束,严格控制了制
    样过程中土体试样的初始干密度以及含水率,而外延伸管主要起到辅助击样的功能,即在
    分层击样过程中,松散的土样往往会超出制样管,将配套的外延伸管叠在制样管上避免松
    散土样散落出制样管,保证制样过程的精度和制样方便;小型击实器的作用是放置于松散
    土样上对其实现击实的目的,即通过击锤抬升做自由落体运动对底座产生冲击力,从而能
    够作用于松散土样上实现击实的目的;试验系统包括高低温交变湿热试验箱、热探针和KD2
    Pro热特性分析仪,高低温交变湿热试验箱的内部设置有水平的不锈钢支架,用于放置装有
    土体试样的制样管,热探针通过探针线穿过高低温交变湿热试验箱的侧壁与KD2 Pro热特
    性分析仪连接,KD2 Pro热特性分析仪的作用是测试土体试样的热物性参数,即通过热探针
    插入到土体试样正中间测试其热物性参数,并通过探针线反馈给KD2 Pro热特性分析仪,而
    高低温交变湿热试验箱主要是提供需求的热负荷环境,即通过温度编程控制功能按试验需
    求设置不同的热负荷,从而模拟不同的热环境工况,高低温交变湿热试验箱能够分段编程
    严格控制试验箱内温度变化快慢,温度变化幅度,以实现近似模拟大部分实际热负荷工况,
    高低温交变湿热试验箱的长为600.0mm,宽为500.0mm,高为800.0mm。

    本发明装置结构简单,操作方便,依靠制样系统(包括制样管后期的密封措施)既
    能够较精确控制土体试样的初始状态(包括含水率和干密度等),也能够保证试验过程中土
    体试样的含水率和干密度不发生变化,从而更好的研究热负荷这一变量的影响,测试结果
    精度较高,可为岩土工程热分析领域的研究与应用提供便利,便于工程运用和大规模推广。

    附图说明

    图1为本发明装置中制样系统的主视图。

    图2为本发明装置中制样系统的俯视图。

    图3为本发明装置中试验系统的示意图。

    图中标记:1-底座;2-击锤;3-制样管;4-外延伸管;5-土体试样;6-热探针;7-高低
    温交变湿热试验箱;8-KD2 Pro热特性分析仪;9-不锈钢支架。

    图4是本发明实施例中使用装置所得的热负荷模拟结果。

    图5是本发明实施例中使用装置对桂林红粘土热物性进行测试的结果。

    具体实施方式

    实施例:

    本实施例以桂林红粘土处于一种热负荷工况下的热物性测试试验为例。

    一种测试土体试样热物性参数的装置,包括制样系统和试验系统,制样系统用来
    完成土体试样5的制备,试验系统用来完成不同热负荷下土体试样5热物性参数的测试;其
    中,制样系统包括制样管3、外延伸管4、金属杆和小型击实器,制样管3采用PVC管加工制成,
    内径为55.0mm,高度为90.0mm,壁厚3.0mm;外延伸管4采用PVC管加工制成,内径为55.0mm,
    高度为30.0mm,壁厚3.0mm;小型击实器由底座1和击锤2组成,底座1的直径为53.0mm,高度
    为20.0mm,击锤2的直径为20.0mm,高度为60.0mm,底座1和击锤2均采用不锈钢材料制成,底
    座1焊接于金属杆上,且套在制样管3内,击锤2中部设置小圆孔,并通过中部的小圆孔恰好
    套在金属杆上,能够自由上下滑动;而外延伸管4则是同轴线方向叠在制样管3上,用橡皮膜
    扎紧;制样管3提供了击实制样过程中对土体试样5的形状与体积的约束,严格控制了制样
    过程中土体试样5的初始干密度以及含水率,而外延伸管4主要起到辅助击样的功能,即在
    分层击样过程中,松散的土样往往会超出制样管3,将配套的外延伸管4叠在制样管3上避免
    松散土样散落出制样管3,保证制样过程的精度和制样方便;小型击实器的作用是放置于松
    散土样上对其实现击实的目的,即通过击锤抬升做自由落体运动对底座产生冲击力,从而
    能够作用于松散土样上实现击实的目的;试验系统包括高低温交变湿热试验箱7、热探针6
    和KD2 Pro热特性分析仪8,高低温交变湿热试验箱7的内部设置有水平的不锈钢支架9,用
    于放置装有土体试样5的制样管3,热探针6通过探针线穿过高低温交变湿热试验箱7的侧壁
    与KD2 Pro热特性分析仪8连接,KD2 Pro热特性分析仪8的作用是测试土体试样5的热物性
    参数,即通过热探针6插入到土体试样5正中间测试其热物性参数,并通过探针线反馈给KD2
    Pro热特性分析仪8,而高低温交变湿热试验箱7主要是提供需求的热负荷环境,即通过温度
    编程控制功能按试验需求设置不同的热负荷,从而模拟不同的热环境工况,高低温交变湿
    热试验箱7能够分段编程严格控制试验箱内温度变化快慢,温度变化幅度,以实现近似模拟
    大部分实际热负荷工况,高低温交变湿热试验箱7的长为600.0mm,宽为500.0mm,高为
    800.0mm。

    利用本实施例中测试土体试样热物性参数的装置按照以下步骤进行测试:

    (1)根据实验计划需要,将现场取回的桂林红粘土风干后碾散过2mm筛备用。

    (2)按设计的红粘土干密度和含水率计算制备一个制样管的土体试样5所需风干
    土的质量和加水量,将土置于塑料盆中用喷雾器分层均匀喷洒后,用塑料膜扎紧,润湿一昼
    夜,使含水率分布均匀。

    (3)采用小型击实器制备土体试样5,将润湿一昼夜的土样均分四次倒入制样管3,
    每倒入一次即用小型击实器击实(先将土样面层摊匀,再将小型击实器底座1置于其上,推
    动击锤2击实试样直至试样面达到预定的高度),下一层击实前应先对面层进行“拉毛”(保
    证土体试样5不出现分层现象),特别要注意的是,最后一层土样击实时,应先将外延伸管4
    套在制样管3上,再将土样倒入制样管3内重复之前的击实工作(避免松散土样洒落到制样
    管3外)。

    (4)将热探针6插入步骤(3)制备好的土体试样5正中心并做好密封措施(见图3),
    最后将连接好的装置放置在高低温交变湿热试验箱7内的不锈钢支架9上于室温下养护24
    小时。

    (5)重复步骤(1)~(4),分别制备同一批次试样,进行以下设定热负荷工况下的热
    物性测试试验。

    (6)通过高低温交变湿热试验箱7的温度控制编程功能,设置高低温交变湿热试验
    箱7按以下热负荷运行(,式中T 为试验箱7内的温
    度,单位为℃,t 为运行时间,单位为h 。),这种热负荷工况描述的是温度先随时间线性增
    长,当温度达到某一设定最大值时即保持恒温运行。热负荷工况设置完毕后运行高低温交
    变湿热试验箱7。

    (7)通过KD2 Pro热特性分析仪8实时采集土体试样的热物性参数(包括热导率、热
    扩散率、比热容、热阻以及土体的初始温度)并做好记录工作。

    本实施例的装置对桂林红粘土试样在设定热负荷工况下的热物性参数测试结果
    精度较高,如较接近的热负荷(温度)下热物性参数仍可区别开来,可较好分析不同热负荷
    下土样热物性的变化规律;且KD2 Pro热特性分析仪的初始温度测试结果同我们预设的热
    负荷(温度)的变化比较一致,可见该试验装置模拟不同热负荷工况比较准确可靠;因此,该
    装置能够推广到岩土工程热分析的应用中。

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