2017年4月2日，大家一起刷新岩土工程的基本概念！暂时的目标是每天刷新一个基本概念，针对一个概念深入剖析、理解。期待着大家抛去完美主义，放下自我保护，畅所欲言，专注成长，共同的进步。特别声明，本人水平有限并不是来给大家上课，仅仅是想起到一个剖砖引玉的作用，更确切地说是求拍砖，所以如果文字中有说的不对的地方期待着各位的指正也希望不会惊吓到大家！
DAY115
岩土工程勘察
今天开始说冻结温度试验。冻结温度可以用来判断冻土的冻结状态，当某种冻土温度降低到它冻结温度时，土中孔隙水便冻结变成冰，且伴随析冰(晶)体的产生，胶结了土的颗粒，形成冻结状态的冻土。纯水在一个标准大气压下，冻结温度是0度。但是，土体中的水不同于纯水，它在土体中受到土颗粒表面能的束缚并且本身也不是纯水（溶解有化学成分），所以土中水的冻结温度均低于0度。影响土的冻结温度的因素主要有土颗粒的分散度、土中水的化学成分和外加载荷。本试验采取热电偶测温法，测温原理以热电效应为基础，啥是热电效应？原来学过电磁感应，导体切割磁感线就会产生电流，这个热电效应也有点类似，两种不同材料的导体组成一个闭合回路，当回路两端连接的两种不同材料温度不相同时，回路就会产生一定大小的电势从而产生电流，电流的大小与导体材料性质和接点温度有关。这个原理咋就能测出冻结温度了呢？研究显示，土中的液态水变成固态冰的结晶过程大致分成三个阶段：先形成很小的分子集团，称为结晶中心；再由这种分子集团生长变成稍微大一些的团粒，称为晶核；最后有这些团粒结合或生长，产生冰晶，冰晶不断生长就形成冻结状态的冻土（形成结晶中心时候的温度比冻结温度还要低些）。从而，冰晶生长的温度称为冻结温度。整个过程温度的变化分为4个阶段，首先是温度持续的降低（专业的名称叫过冷），之后是突然的陡增（叫跳跃），而后温度趋于稳定（恒定），最后是缓慢降低（递降）。在跳跃之后温度开始趋于稳定，我们认为土体开始冻结，从而我们就通过这个特征来判断是不是达到冻结温度了（这样也比较好判断，温度骤变导致电流的骤变，之后趋于稳定阶段也可以通过多次测量电流的特征判断是否稳定）。最一开始的过冷阶段结束的温度以及持续的时间长短取决于土的含水率和冷却速度，含水率高于塑限时，一般过冷时间在半小时内结束且温度略高，含水率低于塑限时，温度降低；冷却速度较快时，过冷温度高且结束早。该试验适用于原状和扰动的砂土和黏土。试验中对于制作装原状土和扰动土的装置有所差异所以试验步骤略有不同，具体如下：如果是原状样，将土样按照沉积方向放置，取出土样，在试样杯内涂抹凡士林，杯口向下垂直切取土样，边切边用削土刀削切，直到土样高出试样杯，整平两端，擦净外壁，盖上杯盖，取余土测定含水率，而后将热点偶的测温端插入试样中心，密封杯盖；如果是扰动样，称取风干土样，平铺于搪瓷盘内，按所需的加水量将纯水均匀的喷洒在土样上，充分拌匀后装入盛土器内盖紧，润湿一昼夜（砂土透水性强，可以适当减少时间），而后将配置好的土样放入试样杯内，装实装满，加盖，将热电偶的测温端插入试样中心，密封杯盖。组装好装试样的装置继续组装其他的，在零温瓶（零温瓶主要作为参照温度，保持在0度左右）内装入纯水做的冰块（冰水混合物最接近0度），再倒入纯水，水面与冰块面相平，插入热电偶的零温端，在低温瓶（低温瓶主要用于保持足以使得土样冻结的低温）内装入一定浓度的氯化钠溶液制作的盐冰块，同时倒入同样浓度的氯化钠溶液，溶液与冰块面相平，而后将封好底部装有一定量干砂的塑料管插入低温瓶内，在把试样杯放入塑料管内，密封塑料管口和低温瓶，之后将热电偶测温端与数字电压表相连，没分钟测量一次热电势，当电势骤减并且之后连续3次测值稳定，试验就结束了。计算冻结温度就是用测得的热电势（了解了原理，我们都知道是最后那个稳定的值）除以一个系数（热电偶的标定系数）。
早睡早起身体好！晚安！
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