凍結融解一面せん断試験機の温度制御と再現性の安定化に関する研究

冻融单平面剪切试验机温度控制及重现性稳定性研究

• 批准号: 24920003
• 负责人: 岩渕 祐一
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Hakodate National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24920003/
• 关键词: 凍結融解試験; サーマルショック; 凍上

研究目的寒冷地で斜面の表層が崩壊する事例が報告されている。これに役立てるために、地盤が凍結(凍上)・融解してせん断変形する様子を室内で実験的に再現している。凍上を起こさせるアイスレンズ(レンズ状の氷晶体)を一面せん断試験機内の試料土に均等な層状に生成するため、サーマルショック法にて過冷却状態を回避して氷核の形成をする。これは試料土の下端面の温度を一旦急激に低下(従来の実験での流入温度-12℃・-20℃)させて、氷核を形成するものである。その後、直ちに0℃付近に温度を戻すこの過程では、温度制御を中断して手動操作に約1時間を要している。この一連の操作を短縮して手動による不安定な操作を軽減する。これにより氷核を安定して形成させて、試験の効率化と再現性を高める。研究方法試料土の上・下端面へ2台の低温恒温槽内で温度調節した冷媒を独立に循環させて温度制御している。プログラム低温恒温槽をこの下端面に組み換え、温度精度の向上を図り、従来の低温恒温槽はサーマルショックを与える専用とする。これでサーマルショックを与える槽内の温度調整に掛かる時間を省略する。この槽内の温度を-10℃～-20℃で行なったものより選定し、凍結(凍上)・融解を与えた、定圧一面せん断にて再現性を確認する。研究成果上記の方法により、低下(-10,-12,-16,-18,-20℃)維持させた冷媒を瞬時に流入させることが可能となり、0℃付近に温度を戻す時間も含めて15分程度に短縮された。この個々に与えた温度変化は揃っていて、作業効率も良く同等である。これにより定圧一面せん断試験時のサーマルショックは個々の温度について実施することとした。せん断応力の結果の再現性の傾向も確かめられ、サーマルショックを与えて0℃付近に温度を戻すこの過程が安定的に短縮され、試験の効率化が図られ、手動操作も省かれた。

研究目的：已经报道了一个案例，其中坡度的表面层在冷区域崩溃。为了实现这一帮助，我们通过冷冻（冷冻）和解冻地面在室内实验重现了剪切变形。为了创建一个冰晶状体（镜头形冰镜），该冰镜会在剪切测试仪的样品土壤上以均匀的层上的冰层上升到表面上，以冰核由热震形成，以避免过冷条件。这是一种突然降低样品土壤下端表面的温度（在常规实验中的流入温度为-12°C和-20°C）形成冰核。在此过程中，立即将温度返回到约0°C的温度，温度控制被中断，手动操作大约需要一个小时。缩短了此系列操作以减少不稳定的手动操作。这使冰核得以稳定形成，从而提高了测试的效率和可重复性。研究方法温度通过在两个低温恒定温度的浴室中独立循环温度控制的制冷剂来控制样品土壤的顶部和底部表面。编程的低温恒定温度腔室被该下端表面取代以提高温度的准确性，并且常规的低温恒定温度室专用于提供热冲击。这消除了调节提供热冲击的水箱内部温度所需的时间。从在-10°C至-20°C下进行的储罐内的温度选择，并使用恒定压力剪切确认可重复性，该持续压力剪切会经受冷冻（冷冻）和解冻。研究结果上述方法允许将已保持在液滴（-10，-12，-16，-18，-20°C）下降的制冷剂立即流入，并将温度降低至约15分钟，包括返回温度至0°C左右。每个人提供的温度变化是一致的，工作效率良好且相同。这允许在恒定压力单侧剪切测试中进行热冲击。还确认了剪切应力结果可重复性的趋势，并施加热冲击以使温度恢复到0°C的过程稳定缩短，从而提高了测试的效率，并省略了手动操作。