(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210925752.3 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 毕佳俊　张锋　王冠夫　林闯　 冯德成　刘天赐　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 侯静 (51)Int.Cl. G01N 25/14(2006.01) G01N 23/046(2018.01) G01N 24/08(2006.01) G01N 1/28(2006.01)G01N 1/36(2006.01) G01N 1/42(2006.01) (54)发明名称 一种热棒路基冻胀试验 装置 (57)摘要 一种热棒路基冻胀试验装置， 涉及冻土 路基 冻胀试验领域， 具体是一种热棒路基冻胀试验装 置。 本发明是要解决目前难以通过室内试验研究 由于使用热棒冷却多年冻土路基而导致的不均 匀冻胀的技术问题。 本发明通过设置空心钢管可 以模拟热棒工作时对路基的冷却作用， 研究竖向 设置热棒时地基土的径向温度变化情况和路基 土的竖向位移 变化情况， 对热棒制冷导致的地基 土径向冻胀进行研究， 分析距热棒不同距离地基 土的冻胀变形情况； 本发明使用针雕变形计和工 业相机可以对模型顶面的不均匀冻胀量进行实 时监测， 直接获得地基模型随热棒工作时间的整 个截面的冻胀变形数据， 解决了不均匀变形难以 通过位移传感器进行测量的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115266810 A 2022.11.01 CN 115266810 A 1.一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于热棒路基冻胀试验装置是由控温冰箱(1)、 循环冷浴箱(2)、 底座(3)、 补水槽(4)、 地基模型桶(5)、 空心钢管(6)、 温度传 感器(7)、 针雕 变形计(8)、 反力架(9)、 两台工业相机(10)、 软 管(11)和垫块(12)组成； 所述的底座(3)是由上 方的圆环和下 方的支撑腿组成； 所述的补水槽(4)的侧壁上设置刻度线， 在内腔的底面中心处设置一圈凸台(4 ‑1)， 补 水槽(4)的底 面中心处设置通孔且通孔位于凸台(4 ‑1)内； 补水槽(4)放置在底 座(3)的上表 面中心处； 所述的地基模型桶(5)是由两个半圆形拼装而成的一个圆筒结构且两端均为敞口结 构； 两个半圆形的连接处从上至下设置多组连接块(5 ‑1)， 连接块(5 ‑1)上设置一个通孔， 两 个半圆形通过螺栓和连接块(5 ‑1)固定成一体； 地基模 型桶(5)的侧壁上均匀设置有多个透 水孔(5‑2)； 所述的地基模型桶(5)的外径与凸台(4 ‑1)的内径相等， 地基模型桶(5)设置在 补水槽(4)的凸台(4 ‑1)内， 地基模型桶(5)的高度小于补水槽(4)的高度； 所述的垫块(12) 放置在地基模型桶(5)中且位于补水槽(4)的底面上， 垫块(12)的中心处设置通 孔； 所述的针雕变形计(8)是由上板(8 ‑1)、 下板(8 ‑2)、 塑料细针(8 ‑3)和支撑管(8 ‑4)组 成； 上板(8 ‑1)和下板(8 ‑2)均为圆形结构， 支撑管(8 ‑4)固定在上板(8 ‑1)和下板(8 ‑2)之间 且位于上板(8 ‑1)和下板(8 ‑2)的圆心处， 支撑管(8 ‑4)的两端分别穿过上板(8 ‑1)的下板 (8‑2)中心， 支撑管(8 ‑4)为空心管； 所述的下板(8 ‑2)上均匀设置多个圆孔， 多个塑料细针 (8‑3)设置在圆孔中且为滑动连接， 塑料细针(8 ‑3)为上粗下细的结构， 塑料细针(8 ‑3)的顶 端直径大于下板(8 ‑2)上的圆孔直径； 所述的上板(8 ‑1)固定在反力架(9)的活动横梁的下 表面， 反力架(9)设置在补水槽(4)的内腔底 面上且位于地基模 型桶(5)的外围， 针雕变形计 (8)位于地基模型桶(5)的正上 方； 所述的空心钢管(6)竖直设置在地基模型桶(5)的中心处， 空心钢管(6)的两端分别连 接一个软管(11)， 两个软管(11)的另一端分别与循环冷浴箱(2)的入口和出口连通； 空心钢 管(6)从下至下依次穿过底座(3)、 补水槽(4)、 垫块(12)、 针雕变形计(8)和反力架(9)的活 动横梁的中心； 循环冷浴箱(2)内填充酒精； 所述的底座(3)、 补水槽(4)、 地基模型桶(5)、 空心钢管 (6)、 针雕变形计(8)、 反力架(9)、 工业相机(10)、 和垫块(12)均设置在控温冰箱(1)内， 循环 冷浴箱(2)设置在控温冰箱(1)的外部， 软管(11)穿过控温冰箱(1)； 温度传感器(7)与数据 采集器相连。 2.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于所述的控温冰箱(1) 的箱内尺寸 为1000mm×500mm×500mm， 控温精度为 ±0.5℃。 3.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀试验装置， 其特征在于所述的循环冷浴箱 (2)内填充酒精， 控温范围为 ‑20℃～20℃， 控温精度为 ±0.1℃。 4.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于所述的补水槽(4)为 圆柱形， 由有机玻璃制成， 内径为 400mm， 高度为 400mm， 壁厚为10m m。 5.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀试验装置， 其特征在于所述的地基模型桶 (5)由304不锈钢制成， 内径为200mm， 高度为250mm， 壁厚为5mm； 所述的透水孔(5 ‑2)的孔径 为1mm， 各孔间距为5m m。 6.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于所述的空心钢管(6)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266810 A 2由304不锈钢制成， 外径为10m m， 壁厚为2m m， 长度为10 0mm。 7.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀试验装置， 其特征在于所述的温度传感器 (7)为T型 热电偶， 测试温度范围为 ‑20～100℃， 精度为 ±0.01℃。 8.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀试验装置， 其特征在于所述的针雕变形计 (8)的上板(8 ‑1)为透明的有机玻璃， 下板(8 ‑2)为塑料板， 上板(8 ‑1)和下板(8 ‑2)的直径均 为200mm， 塑料细针(8 ‑3)最粗的位置的直径为2m m， 针间距为2m m。 9.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于所述的底座(3)中位 于上方的圆环最外圈圆直径为 400mm， 内圈圆直径为20 0mm， 圆环高度为5m m。 10.根据权利要求1所述的一种热棒路基冻胀 试验装置， 其特征在于所述的垫块(12)为 有机玻璃。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266810 A 3