凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32—SHT的改進(jìn)建議

林金錢

摘 要：通過(guò)目前新研制的微機(jī)控制多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究，得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系。人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。不過(guò)目前多功能凍土凍融實(shí)驗(yàn)機(jī)畢竟是新出的產(chǎn)品，在具體使用過(guò)程中有一定的局限性和不足。就其不足之處提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：人工凍土 凍融試驗(yàn)機(jī) 建議

中圖分類號(hào)：TU445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0003-02

人工土層凍結(jié)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、加拿大等許多國(guó)家的地鐵、隧道、基坑等地下工程及環(huán)境保護(hù)中，積累了成功的經(jīng)驗(yàn)并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1～2]。在地鐵建設(shè)凍結(jié)法施工中，凍脹會(huì)造成凍結(jié)管斷裂、路面上拱、周圍建筑物移位和破壞等。我國(guó)沿海有較大范圍的軟土分布區(qū)且地下工程量大，人工凍結(jié)施工在含水松軟土層的地下工程中將有廣闊的應(yīng)用前景[3～5]。

在我國(guó)凍土研究處于起步階段，而實(shí)驗(yàn)所用的凍融試驗(yàn)機(jī)也是處于初步開(kāi)發(fā)階段，蘭州中科院寒區(qū)旱區(qū)研究所研制的新型凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)凍融試驗(yàn)機(jī)的空白，為人工凍土研究提供了很好的模擬環(huán)境。但在具體使用過(guò)程中有一定局限性和不足，本人通過(guò)自己操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中的不足提出改進(jìn)建議。

1 凍脹試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)及試驗(yàn)流程

凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT，它由酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、位移紀(jì)錄系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和試驗(yàn)箱體五個(gè)部分組成。

酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的上下端酒精循環(huán)出入口對(duì)試樣進(jìn)行凍結(jié)融化，控制試樣的溫度。

液壓系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的下端推桿，對(duì)試樣施加應(yīng)力和控制試樣變形尺寸。

位移紀(jì)錄系統(tǒng)：通過(guò)下端推桿的移動(dòng)情況來(lái)記錄試樣的變形尺寸。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：試驗(yàn)過(guò)程中要采集數(shù)據(jù)有：下端推桿的位移、試樣上下端的溫度、下端推桿的應(yīng)力以及紀(jì)錄這些數(shù)據(jù)的時(shí)間，這些都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，可以人為的設(shè)定采集的密度和精度。

試驗(yàn)箱體是密閉的，試驗(yàn)中可以設(shè)定箱體的箱溫，上端傳力軸連接著測(cè)力儀，可以記錄下端傳來(lái)的力，精確到0，001 N；下端推桿由液壓系統(tǒng)控制，用來(lái)給試樣施加荷載，其還連接著位移記錄儀，可以記錄推桿的位移，精確到0，001 mm，推桿施加荷載可以有兩種形式，一種是力控制，一種是位移控制。這兩種加載形式都是通過(guò)控制軟件在試驗(yàn)前編好的，也可以兩種控制形式交替作用。有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)徑為100 mm，高度可以根據(jù)試樣尺寸不同而不同，一般在200～300 mm之間，試樣直徑比有機(jī)玻璃圓筒略小0.2～0.5 mm，高度在90～150 mm之間；可根據(jù)試驗(yàn)需要在有機(jī)玻璃圓筒上適當(dāng)?shù)奈蛔鱼@直徑1～2 mm的小洞，用來(lái)安插熱敏電阻測(cè)溫探頭，以便紀(jì)錄試樣不同部位的溫度變化，其可精確到±0.05度；上下端的酒精循環(huán)出入口是用來(lái)給頂板和底板提供冷源；上下端進(jìn)出水口可以用來(lái)給試樣補(bǔ)水和排水。

2 凍融試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT可以對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究（凍脹力試驗(yàn)是保持試樣上下端位移不變而凍結(jié)試樣，產(chǎn)生凍脹力；凍脹量試驗(yàn)是保持試樣上下端應(yīng)力不變而凍結(jié)試樣，試樣因?yàn)閮鼋Y(jié)膨脹產(chǎn)生凍脹量）。得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系，對(duì)人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。

3 凍融試驗(yàn)機(jī)的不足和改進(jìn)

（1）這款試驗(yàn)機(jī)最大的不足是試樣安裝非常困難，一個(gè)人幾乎不可能完成。本人就是一個(gè)人做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，每次安裝試樣花費(fèi)大量時(shí)間，而且經(jīng)常弄壞試樣，試樣浪費(fèi)嚴(yán)重。

安裝試樣時(shí)，要把有機(jī)玻璃筒8上下各四個(gè)固定螺絲卸掉，去下有機(jī)玻璃筒，然后在有機(jī)玻璃筒內(nèi)壁涂上凡士林來(lái)消除試樣和玻璃壁的摩擦力，把試樣放在有機(jī)玻璃筒中間，然后要把裝有試樣的有機(jī)玻璃筒再裝回去，期間要不能讓試樣變形及滑落，固定有機(jī)玻璃筒的上下各4個(gè)螺絲要旋緊，還要照顧到下端推桿的位置。本人自己一個(gè)人做實(shí)驗(yàn)時(shí)，是左手托住裝有試樣的有機(jī)玻璃筒，并把有機(jī)玻璃筒頂住上端隔板，右手旋緊螺絲，把上下端固定的各4個(gè)螺絲旋緊，邊選邊調(diào)整，要是下端推桿正對(duì)這有機(jī)玻璃筒中心，然后然讓下端推桿上移到有機(jī)玻璃筒1 cm左右，這時(shí)左手才能松開(kāi)，試樣會(huì)順著筒壁下滑到推桿上，觀察推桿和試樣邊緣是否對(duì)齊，沒(méi)有對(duì)齊，要調(diào)整螺絲和有機(jī)玻璃筒，直到對(duì)齊為止，可以說(shuō)這是非常困難而且浪費(fèi)時(shí)間力氣。

本人建議，下端推桿要換到上端，就是下端固定，上端改成推桿，這樣安裝試樣時(shí)，有機(jī)玻璃筒，就不用卸下來(lái)，而試樣可以直接放到有機(jī)玻璃筒內(nèi)，由于有機(jī)玻璃筒固定，上端推桿很容易跟它對(duì)齊。

（2）這款凍融機(jī)保溫密閉性很差，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，本來(lái)只能是儀器內(nèi)部會(huì)降溫，外面溫度應(yīng)該不會(huì)太大變化，但是我做實(shí)驗(yàn)時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室溫度都很低，蘭州7月天氣，我在實(shí)驗(yàn)室里面穿外套都感覺(jué)很冷，這是凍融機(jī)隔溫密閉效果才，使冷氣外泄的結(jié)果。

（3）凍融機(jī)的觀察窗玻璃應(yīng)該換成防霧玻璃，這樣才能夠清楚的觀察凍融機(jī)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免意外發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）下端固定，上端改成推桿，上下倒置一下，方便試樣安裝，減少試樣震動(dòng)變形對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

（2）增強(qiáng)凍融機(jī)的保溫隔熱效果，節(jié)約能源，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（3）觀察窗應(yīng)該換成防霧玻璃，方便觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和避免意外發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] Zheng Xiuqing and G， N， Flerchinger.Infiltration into Freezing and Thawing Soils under Differing Field Treatments[J].J， Irrig， and Drain， Engrg，2011，127（3）：176-182.

[2] L，U，Arenson and D，C，Sego.Modeling the Freezing in Coarse Grained Sands on a Microstructural Level.Cold Regions Engineering 2006 Current Practices in Cold Regions Engineering13th International Conference on Cold Regions Engineering，July，Orono，Maine，USA，2006.

[3] 程國(guó)棟.凍土力學(xué)與工程的國(guó)際研究新進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2001，16（3）：293-299.

[4] 陳瑞杰，程國(guó)棟，李述訓(xùn)，等.人工地層凍結(jié)應(yīng)用研究進(jìn)展和展望[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000，22（1）：40-44.

[5] 陳湘生.人工地層凍結(jié)工法[J].巖土工程青年專家學(xué)術(shù)論壇，1998，11：347-355.

摘 要：通過(guò)目前新研制的微機(jī)控制多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究，得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系。人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。不過(guò)目前多功能凍土凍融實(shí)驗(yàn)機(jī)畢竟是新出的產(chǎn)品，在具體使用過(guò)程中有一定的局限性和不足。就其不足之處提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：人工凍土 凍融試驗(yàn)機(jī) 建議

中圖分類號(hào)：TU445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0003-02

人工土層凍結(jié)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、加拿大等許多國(guó)家的地鐵、隧道、基坑等地下工程及環(huán)境保護(hù)中，積累了成功的經(jīng)驗(yàn)并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1～2]。在地鐵建設(shè)凍結(jié)法施工中，凍脹會(huì)造成凍結(jié)管斷裂、路面上拱、周圍建筑物移位和破壞等。我國(guó)沿海有較大范圍的軟土分布區(qū)且地下工程量大，人工凍結(jié)施工在含水松軟土層的地下工程中將有廣闊的應(yīng)用前景[3～5]。

在我國(guó)凍土研究處于起步階段，而實(shí)驗(yàn)所用的凍融試驗(yàn)機(jī)也是處于初步開(kāi)發(fā)階段，蘭州中科院寒區(qū)旱區(qū)研究所研制的新型凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)凍融試驗(yàn)機(jī)的空白，為人工凍土研究提供了很好的模擬環(huán)境。但在具體使用過(guò)程中有一定局限性和不足，本人通過(guò)自己操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中的不足提出改進(jìn)建議。

1 凍脹試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)及試驗(yàn)流程

凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT，它由酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、位移紀(jì)錄系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和試驗(yàn)箱體五個(gè)部分組成。

酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的上下端酒精循環(huán)出入口對(duì)試樣進(jìn)行凍結(jié)融化，控制試樣的溫度。

液壓系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的下端推桿，對(duì)試樣施加應(yīng)力和控制試樣變形尺寸。

位移紀(jì)錄系統(tǒng)：通過(guò)下端推桿的移動(dòng)情況來(lái)記錄試樣的變形尺寸。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：試驗(yàn)過(guò)程中要采集數(shù)據(jù)有：下端推桿的位移、試樣上下端的溫度、下端推桿的應(yīng)力以及紀(jì)錄這些數(shù)據(jù)的時(shí)間，這些都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，可以人為的設(shè)定采集的密度和精度。

試驗(yàn)箱體是密閉的，試驗(yàn)中可以設(shè)定箱體的箱溫，上端傳力軸連接著測(cè)力儀，可以記錄下端傳來(lái)的力，精確到0，001 N；下端推桿由液壓系統(tǒng)控制，用來(lái)給試樣施加荷載，其還連接著位移記錄儀，可以記錄推桿的位移，精確到0，001 mm，推桿施加荷載可以有兩種形式，一種是力控制，一種是位移控制。這兩種加載形式都是通過(guò)控制軟件在試驗(yàn)前編好的，也可以兩種控制形式交替作用。有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)徑為100 mm，高度可以根據(jù)試樣尺寸不同而不同，一般在200～300 mm之間，試樣直徑比有機(jī)玻璃圓筒略小0.2～0.5 mm，高度在90～150 mm之間；可根據(jù)試驗(yàn)需要在有機(jī)玻璃圓筒上適當(dāng)?shù)奈蛔鱼@直徑1～2 mm的小洞，用來(lái)安插熱敏電阻測(cè)溫探頭，以便紀(jì)錄試樣不同部位的溫度變化，其可精確到±0.05度；上下端的酒精循環(huán)出入口是用來(lái)給頂板和底板提供冷源；上下端進(jìn)出水口可以用來(lái)給試樣補(bǔ)水和排水。

2 凍融試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT可以對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究（凍脹力試驗(yàn)是保持試樣上下端位移不變而凍結(jié)試樣，產(chǎn)生凍脹力；凍脹量試驗(yàn)是保持試樣上下端應(yīng)力不變而凍結(jié)試樣，試樣因?yàn)閮鼋Y(jié)膨脹產(chǎn)生凍脹量）。得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系，對(duì)人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。

3 凍融試驗(yàn)機(jī)的不足和改進(jìn)

（1）這款試驗(yàn)機(jī)最大的不足是試樣安裝非常困難，一個(gè)人幾乎不可能完成。本人就是一個(gè)人做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，每次安裝試樣花費(fèi)大量時(shí)間，而且經(jīng)常弄壞試樣，試樣浪費(fèi)嚴(yán)重。

安裝試樣時(shí)，要把有機(jī)玻璃筒8上下各四個(gè)固定螺絲卸掉，去下有機(jī)玻璃筒，然后在有機(jī)玻璃筒內(nèi)壁涂上凡士林來(lái)消除試樣和玻璃壁的摩擦力，把試樣放在有機(jī)玻璃筒中間，然后要把裝有試樣的有機(jī)玻璃筒再裝回去，期間要不能讓試樣變形及滑落，固定有機(jī)玻璃筒的上下各4個(gè)螺絲要旋緊，還要照顧到下端推桿的位置。本人自己一個(gè)人做實(shí)驗(yàn)時(shí)，是左手托住裝有試樣的有機(jī)玻璃筒，并把有機(jī)玻璃筒頂住上端隔板，右手旋緊螺絲，把上下端固定的各4個(gè)螺絲旋緊，邊選邊調(diào)整，要是下端推桿正對(duì)這有機(jī)玻璃筒中心，然后然讓下端推桿上移到有機(jī)玻璃筒1 cm左右，這時(shí)左手才能松開(kāi)，試樣會(huì)順著筒壁下滑到推桿上，觀察推桿和試樣邊緣是否對(duì)齊，沒(méi)有對(duì)齊，要調(diào)整螺絲和有機(jī)玻璃筒，直到對(duì)齊為止，可以說(shuō)這是非常困難而且浪費(fèi)時(shí)間力氣。

本人建議，下端推桿要換到上端，就是下端固定，上端改成推桿，這樣安裝試樣時(shí)，有機(jī)玻璃筒，就不用卸下來(lái)，而試樣可以直接放到有機(jī)玻璃筒內(nèi)，由于有機(jī)玻璃筒固定，上端推桿很容易跟它對(duì)齊。

（2）這款凍融機(jī)保溫密閉性很差，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，本來(lái)只能是儀器內(nèi)部會(huì)降溫，外面溫度應(yīng)該不會(huì)太大變化，但是我做實(shí)驗(yàn)時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室溫度都很低，蘭州7月天氣，我在實(shí)驗(yàn)室里面穿外套都感覺(jué)很冷，這是凍融機(jī)隔溫密閉效果才，使冷氣外泄的結(jié)果。

（3）凍融機(jī)的觀察窗玻璃應(yīng)該換成防霧玻璃，這樣才能夠清楚的觀察凍融機(jī)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免意外發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）下端固定，上端改成推桿，上下倒置一下，方便試樣安裝，減少試樣震動(dòng)變形對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

（2）增強(qiáng)凍融機(jī)的保溫隔熱效果，節(jié)約能源，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（3）觀察窗應(yīng)該換成防霧玻璃，方便觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和避免意外發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] Zheng Xiuqing and G， N， Flerchinger.Infiltration into Freezing and Thawing Soils under Differing Field Treatments[J].J， Irrig， and Drain， Engrg，2011，127（3）：176-182.

[2] L，U，Arenson and D，C，Sego.Modeling the Freezing in Coarse Grained Sands on a Microstructural Level.Cold Regions Engineering 2006 Current Practices in Cold Regions Engineering13th International Conference on Cold Regions Engineering，July，Orono，Maine，USA，2006.

[3] 程國(guó)棟.凍土力學(xué)與工程的國(guó)際研究新進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2001，16（3）：293-299.

[4] 陳瑞杰，程國(guó)棟，李述訓(xùn)，等.人工地層凍結(jié)應(yīng)用研究進(jìn)展和展望[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000，22（1）：40-44.

[5] 陳湘生.人工地層凍結(jié)工法[J].巖土工程青年專家學(xué)術(shù)論壇，1998，11：347-355.

摘 要：通過(guò)目前新研制的微機(jī)控制多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究，得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系。人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。不過(guò)目前多功能凍土凍融實(shí)驗(yàn)機(jī)畢竟是新出的產(chǎn)品，在具體使用過(guò)程中有一定的局限性和不足。就其不足之處提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：人工凍土 凍融試驗(yàn)機(jī) 建議

中圖分類號(hào)：TU445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0003-02

人工土層凍結(jié)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、加拿大等許多國(guó)家的地鐵、隧道、基坑等地下工程及環(huán)境保護(hù)中，積累了成功的經(jīng)驗(yàn)并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1～2]。在地鐵建設(shè)凍結(jié)法施工中，凍脹會(huì)造成凍結(jié)管斷裂、路面上拱、周圍建筑物移位和破壞等。我國(guó)沿海有較大范圍的軟土分布區(qū)且地下工程量大，人工凍結(jié)施工在含水松軟土層的地下工程中將有廣闊的應(yīng)用前景[3～5]。

在我國(guó)凍土研究處于起步階段，而實(shí)驗(yàn)所用的凍融試驗(yàn)機(jī)也是處于初步開(kāi)發(fā)階段，蘭州中科院寒區(qū)旱區(qū)研究所研制的新型凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)凍融試驗(yàn)機(jī)的空白，為人工凍土研究提供了很好的模擬環(huán)境。但在具體使用過(guò)程中有一定局限性和不足，本人通過(guò)自己操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中的不足提出改進(jìn)建議。

1 凍脹試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)及試驗(yàn)流程

凍/融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT，它由酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、位移紀(jì)錄系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和試驗(yàn)箱體五個(gè)部分組成。

酒精循環(huán)溫控系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的上下端酒精循環(huán)出入口對(duì)試樣進(jìn)行凍結(jié)融化，控制試樣的溫度。

液壓系統(tǒng)：通過(guò)如圖1所示的下端推桿，對(duì)試樣施加應(yīng)力和控制試樣變形尺寸。

位移紀(jì)錄系統(tǒng)：通過(guò)下端推桿的移動(dòng)情況來(lái)記錄試樣的變形尺寸。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：試驗(yàn)過(guò)程中要采集數(shù)據(jù)有：下端推桿的位移、試樣上下端的溫度、下端推桿的應(yīng)力以及紀(jì)錄這些數(shù)據(jù)的時(shí)間，這些都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，可以人為的設(shè)定采集的密度和精度。

試驗(yàn)箱體是密閉的，試驗(yàn)中可以設(shè)定箱體的箱溫，上端傳力軸連接著測(cè)力儀，可以記錄下端傳來(lái)的力，精確到0，001 N；下端推桿由液壓系統(tǒng)控制，用來(lái)給試樣施加荷載，其還連接著位移記錄儀，可以記錄推桿的位移，精確到0，001 mm，推桿施加荷載可以有兩種形式，一種是力控制，一種是位移控制。這兩種加載形式都是通過(guò)控制軟件在試驗(yàn)前編好的，也可以兩種控制形式交替作用。有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)徑為100 mm，高度可以根據(jù)試樣尺寸不同而不同，一般在200～300 mm之間，試樣直徑比有機(jī)玻璃圓筒略小0.2～0.5 mm，高度在90～150 mm之間；可根據(jù)試驗(yàn)需要在有機(jī)玻璃圓筒上適當(dāng)?shù)奈蛔鱼@直徑1～2 mm的小洞，用來(lái)安插熱敏電阻測(cè)溫探頭，以便紀(jì)錄試樣不同部位的溫度變化，其可精確到±0.05度；上下端的酒精循環(huán)出入口是用來(lái)給頂板和底板提供冷源；上下端進(jìn)出水口可以用來(lái)給試樣補(bǔ)水和排水。

2 凍融試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

多功能凍土凍融試驗(yàn)機(jī)POWER TESTV32-SHT可以對(duì)各類土壤進(jìn)行人工凍土的凍脹量和凍脹應(yīng)力模擬試驗(yàn)研究（凍脹力試驗(yàn)是保持試樣上下端位移不變而凍結(jié)試樣，產(chǎn)生凍脹力；凍脹量試驗(yàn)是保持試樣上下端應(yīng)力不變而凍結(jié)試樣，試樣因?yàn)閮鼋Y(jié)膨脹產(chǎn)生凍脹量）。得出了不同深度不同類型土層人工凍結(jié)后的凍脹量和凍脹應(yīng)力與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系，對(duì)人工凍土工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。

3 凍融試驗(yàn)機(jī)的不足和改進(jìn)

（1）這款試驗(yàn)機(jī)最大的不足是試樣安裝非常困難，一個(gè)人幾乎不可能完成。本人就是一個(gè)人做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，每次安裝試樣花費(fèi)大量時(shí)間，而且經(jīng)常弄壞試樣，試樣浪費(fèi)嚴(yán)重。

安裝試樣時(shí)，要把有機(jī)玻璃筒8上下各四個(gè)固定螺絲卸掉，去下有機(jī)玻璃筒，然后在有機(jī)玻璃筒內(nèi)壁涂上凡士林來(lái)消除試樣和玻璃壁的摩擦力，把試樣放在有機(jī)玻璃筒中間，然后要把裝有試樣的有機(jī)玻璃筒再裝回去，期間要不能讓試樣變形及滑落，固定有機(jī)玻璃筒的上下各4個(gè)螺絲要旋緊，還要照顧到下端推桿的位置。本人自己一個(gè)人做實(shí)驗(yàn)時(shí)，是左手托住裝有試樣的有機(jī)玻璃筒，并把有機(jī)玻璃筒頂住上端隔板，右手旋緊螺絲，把上下端固定的各4個(gè)螺絲旋緊，邊選邊調(diào)整，要是下端推桿正對(duì)這有機(jī)玻璃筒中心，然后然讓下端推桿上移到有機(jī)玻璃筒1 cm左右，這時(shí)左手才能松開(kāi)，試樣會(huì)順著筒壁下滑到推桿上，觀察推桿和試樣邊緣是否對(duì)齊，沒(méi)有對(duì)齊，要調(diào)整螺絲和有機(jī)玻璃筒，直到對(duì)齊為止，可以說(shuō)這是非常困難而且浪費(fèi)時(shí)間力氣。

本人建議，下端推桿要換到上端，就是下端固定，上端改成推桿，這樣安裝試樣時(shí)，有機(jī)玻璃筒，就不用卸下來(lái)，而試樣可以直接放到有機(jī)玻璃筒內(nèi)，由于有機(jī)玻璃筒固定，上端推桿很容易跟它對(duì)齊。

（2）這款凍融機(jī)保溫密閉性很差，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，本來(lái)只能是儀器內(nèi)部會(huì)降溫，外面溫度應(yīng)該不會(huì)太大變化，但是我做實(shí)驗(yàn)時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室溫度都很低，蘭州7月天氣，我在實(shí)驗(yàn)室里面穿外套都感覺(jué)很冷，這是凍融機(jī)隔溫密閉效果才，使冷氣外泄的結(jié)果。

（3）凍融機(jī)的觀察窗玻璃應(yīng)該換成防霧玻璃，這樣才能夠清楚的觀察凍融機(jī)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免意外發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）下端固定，上端改成推桿，上下倒置一下，方便試樣安裝，減少試樣震動(dòng)變形對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

（2）增強(qiáng)凍融機(jī)的保溫隔熱效果，節(jié)約能源，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（3）觀察窗應(yīng)該換成防霧玻璃，方便觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和避免意外發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] Zheng Xiuqing and G， N， Flerchinger.Infiltration into Freezing and Thawing Soils under Differing Field Treatments[J].J， Irrig， and Drain， Engrg，2011，127（3）：176-182.

[2] L，U，Arenson and D，C，Sego.Modeling the Freezing in Coarse Grained Sands on a Microstructural Level.Cold Regions Engineering 2006 Current Practices in Cold Regions Engineering13th International Conference on Cold Regions Engineering，July，Orono，Maine，USA，2006.

[3] 程國(guó)棟.凍土力學(xué)與工程的國(guó)際研究新進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2001，16（3）：293-299.

[4] 陳瑞杰，程國(guó)棟，李述訓(xùn)，等.人工地層凍結(jié)應(yīng)用研究進(jìn)展和展望[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000，22（1）：40-44.

[5] 陳湘生.人工地層凍結(jié)工法[J].巖土工程青年專家學(xué)術(shù)論壇，1998，11：347-355.