Устройство для моделирования промерзания грунта

СОЮЗ СОЙЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1)4 С 01 Я 33/24 АН ЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ А. ВТОРСНОМУ и" ь. ех грунта. .нтейнеров ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА(57) Изобретение относится к облаисследований физико-механическихцессов в мерзлых горных породах,Целповышение точности управления темпратурным полем в образцаУстройство состоит из ко высотой Н и шириной 2 г и теплообменников 2 и 3, установленных на их.торцах. Верхний теплообменник 2 перекрывает торцы контейнеров 1 и сферическую поверхность с радиусом Н теплоизоляционного слоя и соединен воздуховодами 6 и 7 с холодильной камерой. Теплообменник 3 соединен с холодильной камерой воздуховодами 8 и9. Размеры устройства удовлетворяютусловию а у,фГЙ + г". Благодаря радиальному размещению контейнеров иблизким теплофизическим свойствамтеплоизоляционного слоя и грунта автоматически обеспечивается равенствотемператур на внутренних и внешнихповерхностях стенок контейнеров и скростей промерзання. 2 ил,1415186 лг ьг -- с с 1 2 г г=К-К. 1+4 Аг=Кг4 Д Изобретение относится к области.исследонаний Физико-механических процессов в мерзлых горных породах.Целью изобретения является повыше 5 ние точности управления температурным олем в .образцах грунта.На фиг, 1 показано устройство, общий вид;. на фиг, 2 - расчетная схема.Устройство состоит иэ контейнеров 1 с открытыми торцами и теплообмеиников 2 и 3, установленных на их тор, цах. Теплоиэоляционный слой 4 выпол, нен в форме полусферы.Верхний теплообменник 2 перекрыва,ет торцы контейнеров и сферическую по.верхность теплоиэоляционного слоя 4. : Внутри контейнеров установлены прибо-ры 5 для измерения температуры, Воэ, духоводами 6 и 7 теплообменМик 2 сое динен с холодильной камерой, Аналогич. но воздуховодами 8 и 9 соединен с второй холодильной камерой теппообменник 3. В теплообменниках 2 и 3 установлены датчики 10 температуры. 25Устройство работает следующим образом. В контейнеры 1 помещают образцыгрунта. Через воздуховод 6 в теплообменник 2 подают воздух иэ холодильной камеры, который возвращается повоздуховоду обратно н нее, Таким образом в теплообменнике 2 создают заданную температуру, которую регулируют н процессе эксперимента, воспроизводя заданный Режим охлаждения торцевых поверхностей образцов и сферической поверхности теплоизоляционного слоя 4 контейнеров 1 при промора 4 цживании. Создаваемый температурныйрежим в теплообменниках контролируютс помощью датчиков 10 температуры.Аналогичным образом в теплообменнике3 обеспечивают температурный режимна подошве слоя промерэания грунта.45После промерзания образцов грунтана глубину (г), фиксируемую с помощью датчиков 5 температуры, испыта-,ние заканчиваютБлагодаря одинаковым теплофизическим свойствам испытуе 5 Омого грунта и теплоиэоляционного слояскорости промерзания в них равны,температурный градиент направлен понормали к центру сферы, равенствотемператур на внутренней и внешнейповерхностях стенок контейнеров обеспечивается по мере промерзания автоматически. Допустимая глубина, на которой искривлением иэотерм можно пренебречь, определяется из условия где Лг - разность уровней с одинаконой температурой на оси и, боковой поверхности образцов грунта;с 1 - диаметр (ширина) образцов,Расчетная схема Ьг с К- Нтак как н = П - Г а макснмаль 1 1фное значение дг = 2 с г, то 1+44Отсюда К с4 оПри испытаниях образец грунта промораживают на величину Следовательно, максимально допустимое значение г принимается мТак, при точности измерения температуры 0,05 ОС г = К - 5,05 г,1что для контейнера высотой Н 30 см ирадиусом г 4 см составляет: К у 30,3 см; г = 10,1 см. Благодаря возможности расположе- ния контейнеров под любым углом к направлению действия силы тяжести устройство позволяет изучать влияние гравитации на процессы, связанные с промерзанием грунта (миграцию влаги, морозное пучение и др.), Это расширяет область исследований, что имеет практический интерес при изучении деформационной устойчивости наклонных поверхностей (откосы насыпей, стенки котлованов и т.п,). Формула изобр етения Устройство для моделирования промер зания грунта, с одержащее контейнеры с открытыми торцами и теплоизоля,Редактор Л.Гра Заказ 3871/43 орректор Н.Корольодписное Тираж 84 В смит открытийая наб., д, 4/ 130 олиграфичесное пред иятие, г. Ужго л. Проектная, 4,оиэводствен э 141518 ционным слоем по боковым поверхностям, верхний и нижний теплообменники для охлаждения и подогрева торцовых поверхностей грунта и прибора для из 5 мерения температуры грунта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления температурным полем в образцах грунта, теплоиэоляцнонный слой контейнеров вы О полнен в форме полусферы из материала с теплофизическими свойствами, аналогичными образцам грунта, оси контейнеров совмещены с радиусами полусферы, а верхний теплообменник пере НИИПИ Государственног о делам изобретений Москва, Ж, Рауш 64крывает верхние торцы контейнеров и сферическую поверхность теплоизоляционного слоя, при этом геометричес-, кие размеры устройства удовлетворяют условию где Н - радиус сферической поверхности теплоизоляционного слоя; Н - высота контейнеров;г - половина ширины контейнеров.