随着寒区高等级道路工程等基础设施的建设,迫切需要对冻土压缩特性和静止土压力系数（K0系数）开展试验研究,但目前缺乏开展相关研究的专用仪器。本文基于融土侧限压缩试验的原理,结合冻土力学性质受温度控制的特性,自主研发了冻土侧限压缩试验仪。该仪器采用冷却罐内冷液循环和冷却罐外恒温箱实现二级控温,控温范围为-50℃至90℃,控温精度达±0.1℃;采用全数字伺服测控器实现温度闭环控制;采用高性能负荷框架结构,刚度大、重量轻,保证仪器在大荷载下平稳运行。利用该仪器对冻结饱和标准砂进行侧限压缩试验,试验结果验证了仪器可靠性。本仪器能准确快捷地测定冻土静止土压力系数和压缩性参数,是研究冻土力学特性并服务于寒区岩土工程建设的有力工具。

重力式地锚是为解决高原冻土地区输电线路施工地锚坑开挖难题而研制的一种非深埋式地锚,与传统地锚相比具有简便灵活、经济环保等优点。文章介绍了重力式地锚的技术原理,并对地锚的结构进行了强度验算,提供了现场应用计算实例,供读者参考。

桩基础是冻土区大型结构物的主要基础型式,但目前学者对冻土环境中桩基动力特性的研究甚少。在比较分析国内外在该领域研究现状的基础上,设计了一套冻土-桩动力相互作用模型试验系统,主要包括动力加载系统性能参数的确定与设计、模型试验箱的设计与制冷效果分析、加载工作架的设计及其与试验箱的拼接等。试验结果表明,所设计的试验系统能为试验提供所需的冻土环境,结构牢固,能较好地模拟分析冻土-桩动力性能,此外该试验系统还可应用于其他冻土问题的试验研究。

冻土冻胀试验机是研究冻土性能的基本试验设备,根据冻土冻胀试验规程和目前煤矿建设的特点,研制出高精度多功能的冻土冻胀试验机。它可以用于土的自然冻结冻胀试验,又可以用于人工冻结冻胀试验,比较直观地观察冻土温度场和应力场的变化。可以根据要求设定参数,全部试验实现微机控制,自动记录试验数据,是目前功能较全的一种新型的冻胀试验机。

变形监测是岩土工程的重要组成部分,但大量常温工作环境下的岩土工程监测设备在面对低温环境时,将会遇到较非冻结区更为复杂的问题,其性能也将大打折扣。结合冻土区变形监测的特殊性,吸取数码监测、光纤传输的优点,研制了冻土变形钻孔沉降监测装置,详细介绍了该装置的原理和实施方式,并将其运用到青藏铁路试验路堤的现场监测中。结果显示该设备操作简单方便、监测结果可靠,精度满足科研、工程要求,可在冻土工程中运用。

冻土三轴试验机是研究冻土力学性质的基本试验设备。根据冻土试验规程以及目前煤矿建设的特点,研制出高性能多功能的冻土三轴试验机。它可以用于冻土静三轴剪切试验、冻土动三轴试验、冻土三轴蠕变试验、三轴应力路径试验、三轴比例协调加载试验、三轴循环加载试验和分级加载试验及三轴固结试验等,并实现高围压。可以根据要求设定试验参数,全部试验实现微机控制,自动记录试验数据,是目前功能较全的一种新型的三轴试验设备。