1.一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验系统,其特征在于,包括:土壤装样装置、制冷系统、补水系统、交通荷载模拟系统、气压控制系统和数据分析系统;所述土壤装样装置包括透光箱体,所述透光箱体内设置有多孔钢板,在所述透光箱体内,且位于所述多孔钢板上方填充有土壤;所述多孔钢板与土壤之间铺设有单向渗透膜,实现土壤水分单向补充;所述制冷系统包括制冷装置,所述制冷装置以非接触方式为所述透光箱体内土壤提供温度、冻结时间可调的温度传导,实现土壤冻、融状态模拟;所述制冷系统还包括循环冷浴板,所述制冷装置与所述循环冷浴板连通,所述循环冷浴板分别设置在土壤顶部和土壤底部,与土壤非接触设置,通过循环输入输出低温气体从而改变土样温度;所述补水系统包括供液瓶,所述供液瓶向所述透光箱体与所述多孔钢板所围成的空间内提供液体,通过控制供液瓶的高度以实现对土壤的接触补水、非接触补水和不补水不同状态的切换;所述供液瓶内液体采用荧光示踪溶液,通过对荧光示踪溶液的追踪实现土壤冻融过程中液态水迁移的可视化;所述交通荷载模拟系统包括承压板和驱动伺服电机,所述驱动伺服电机通过所述承压板向土壤输出荷载,实现频率和大小可调的交通荷载模拟;交通荷载模拟系统包括承压板、螺杆驱动伺服电机和电源,承压板的底部与土样直接接触,电源可通过调整输入电压,进一步控制螺杆驱动伺服电机的输出荷载,承压板将应力均匀传递至土样;所述气压控制系统包括真空泵和橡塑软管,所述橡塑软管一端与土样顶部连接,另一端与真空泵连接,所述真空泵用于改变土壤所处的气压环境;所述数据分析系统,用于根据土壤冻融过程中采集的动态特征参数和可视化图像进行分析,研究在不同的荷载、补水条件、冻结方式和气压下的土壤冻融过程中的水汽迁移规律。
2.如权利要求1所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验系统,其特征在于,还包括数据采集系统,所述数据采集系统与所述数据分析系统通信连接,所述数据采集系统包括thermo-TDR传感器和图像采集装置,所述thermo-TDR传感器设置在所述透光箱体内不同位置,用于采集土壤冻融过程中动态特征参数;所述图像采集装置用于采集土壤冻融过程中可视化图像。
3.如权利要求1所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验系统,其特征在于,还包括紫光灯,所述紫光灯用于照射含有所述荧光示踪溶剂的土壤,实现土壤冻融过程中液态水迁移的可视化展示。
4.如权利要求1所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验系统,其特征在于,还包括位移计,所述位移计一端设置在所述循环冷浴板上,所述位移计另外一端设置在所述承压板上,所述位移计用于测量多物理场耦合作用下土壤的变形过程。
5.如权利要求2所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验系统,其特征在于,在所述透光箱体的同侧等间距设置多个侧孔,在每个侧孔的位置设置所述thermo-TDR传感器,在所述侧孔与所述thermo-TDR传感器之间填充有保温棉。
6.一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验方法,该方法基于权利要求1-5任一项所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移试验装置所实现,其特征在于,包括:通过制冷系统向土壤装样装置内土壤提供温度、冻结时间可调的温度传导,实现土壤冻、融状态模拟;通过补水系统向透光箱体与多孔钢板所围成的空间内提供液体,通过控制供液瓶的高度以实现对土壤的接触补水、非接触补水和不补水不同状态的切换;其中,所述供液瓶内液体采用荧光示踪溶液,通过对荧光示踪溶液的追踪实现土壤冻融过程中液态水迁移的可视化;通过交通荷载模拟系统向土壤提供频率和大小可调的输出荷载,实现对土壤交通荷载的模拟;通过气压控制系统改变土壤所处的气压环境;通过数据分析系统根据土壤冻、融过程中采集的动态特征参数和可视化图像进行分析,研究在不同的荷载、补水条件、冻结方式和气压下的土壤冻融过程中的水汽迁移规律。
7.如权利要求6所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验方法,其特征在于,还包括:根据交通荷载的大小和频率的调整,研究土壤冻融过程中交通荷载作用对土体水汽迁移的影响;根据土壤一维冻融过程中接触补水、不接触补水和不补水的不同状态,研究对水汽迁移的影响;根据所述制冷装置的输入的制冷温度和冻结时间的不同,研究土壤冻融过程中不同正温、负温、及顶部温度梯度对水汽迁移的影响,以及不同冻融时间对土壤内部水汽迁移的影响。
8.如权利要求6所述的一种用于土体冻融过程中水汽迁移的试验方法,其特征在于,通过改变不同位置的制冷装置的工作模式,研究不同冻结条件下不同土壤类型的冻结深度与含水率、含冰量的分布的影响。