（1）冻土环境模型试验箱。
本次室内模型试验采用中交第一公路勘察设计研究院高寒高海拔地区公路健康与养护国家重点实验室的步入式多功能冻土环境模型试验箱，如图4.2所示。该冻土环境模型试验系统主要由制冷系统、冻融系统、光照和淋雨系统、基础保温系统4部分组成，辅之相应的测试传感设备和控制终端设备。试验箱的有效尺寸为5000mm×6000mm×4000mm（深×宽×高）。试验箱内温度由计算机终端控制，温控精度为土0.5℃，箱内气温可调节范围-40～85℃，均匀度为2.0℃，冻融冷板温度控制范围为-25～85℃。
图4.2 冻土环境模型试验箱
1）制冷系统。
制冷系统由空间制冷系统、加速冻土形成制冷系统、冻融制冷系统及制冷辅助件组成。其中空间制冷系统采用2套2×22HP德国COPELAND（谷轮）半封闭压缩机组成二元复叠制冷系统，两套系统分设独立控制单元，可单独控制任意系统；加速冻土形成及冻融制冷系统，由两套22HP单体压缩机制冷机组、加速冻土冷板、低温槽、空压机、管道及各阀件组成；冻融制冷系统，由两套22HP单体压缩机制冷机组、冻融冷板、低温槽、高温槽、水泵、管道及各阀件组成。
2）冻融系统。
冻融系统主要由冻融冷板、冻融槽、不锈钢电加热管、水泵、管道及各阀件等组成。载冷剂液体采用60%工业乙二醇水溶液。整套冻融冷板由24块冷板组成，满足各种形状下的工况使用。冷板之间通过快换万向密封接头与预埋好的总管道连接。每组冷板之间采用并联结构，相互独立，组内冷板采用串联结构，每块冷板尺寸为800mm×800mm。方管点焊在钢板上，形成列管结构，方管为不锈钢材料。溶液从方管中流动，能量通过钢板传递给路面，实现对冻土的制冷或制热。在方管上方加有发泡聚氨酯保温材料，保温材料上再加一层不锈钢板。因此，只有冻土侧通过导热传递能量，从而更好地实现冷板对冻土的制冷。
3）测控系统。
该系统由逻辑控制模块和I/O模块等组成。逻辑控制模块为进口德国SIEMENS公司产S7-200系列逻辑控制器。I/O模块为进口德国SIEMENS公司EM系列产品。测控系统运行方式有程序运行、恒定运行和定时开停机等。(www.xing528.com)
4）信号采集系统。
本次试验所采用的步入式多功能冻土环境模型试验箱，配套有数据采集装置，可实现对电阻、电流和电压信号的采集，通过计算机自带软件系统输出，最终转化为温度、压力、位移等信号，如图4.3所示。
图4.3 多功能信号采集箱
（2）地温监测设备。
温度传感器用于监测在模型箱内温度改变时桩周土体地温场的变化情况，在土体内放置温度传感器如图4.4所示，并配合数据采集仪来进行数据的输送和采集。
图4.4 温度传感器
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