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龙图腾网获悉中建东设岩土工程有限公司;中国建筑东北设计研究院有限公司申请的专利寒区土体多向应力场水-热-力耦合土压力测试方法与装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN111474063B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202010342172.2，技术领域涉及：G01N3/18；该发明授权寒区土体多向应力场水-热-力耦合土压力测试方法与装置是由辛全明;曹洋;张丙吉;佘小康;尹志伟;赵晨;梁海;季铁军设计研发完成，并于2020-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本寒区土体多向应力场水-热-力耦合土压力测试方法与装置在说明书摘要公布了：寒区土体多向应力场水‑热‑力耦合土压力测试方法与装置，试验平台上有水平和竖向加载系统。水平传力杆推拉推进板。推进板压缩等效约束模块，推动加载架和热量交换模块冷端，冷端前方为测试试样和暖端冷暖端有侧向约束板，测试试样上有盖板。还有补水系统和摄像系统。测试试样放置到试验平台进行水平和竖直加载，温度加载至稳定在所模拟基坑深度处的空气温度，得到测试数据。还有水平轴力采集传感器、水平位移传感器、竖向荷载传感器、竖向位移传感器、温度和土压力传感器采集数据。可实现寒冷地区负温环境下含水尤其富水土体冻胀在一定应力条件和约束条件下的冻胀耦合特性研究，对研究越冬深基坑的冻胀力分布和冻胀力发育规律具有重要意义。

本发明授权寒区土体多向应力场水-热-力耦合土压力测试方法与装置在权利要求书中公布了：1.寒区土体多向应力场水-热-力耦合土压力测试方法，其特征在于包括下列步骤： 步骤1、制作测试试样（17），并安装到试验平台（21）上，设置左侧向约束板（5a）和右侧向约束板（5b），以及左侧向约束板（5a）和右侧向约束板（5b）上的传感器； 步骤2、模拟深基坑土体多向应力场，对测试试样（17）进行竖向加载、水平加载及固结； 步骤3、对测试试样（17）进行温度加载，并根据实际工程情况模拟出测试试样（17）土体中温度场及温度梯度； 步骤4、通过水平加载系统中的等效约束模块（10）模拟实际工程中的深基坑支护结构的变形刚度；等效刚度数值根据实际深基坑支护结构情况计算； 步骤5、测试过程中记录测试试样（17）补水量；在测试结束后对测试试样（17）进行切片分析测试前后测试试样（17）含水量的变化情况； 步骤6、通过多组不同温度梯度测试可以得到深基坑在时间和空间上的整体冻胀发育特征与分布规律； 温度加载：通过调节冷端冷浴（19）和暖端冷浴（20），实现热量交换模块冷端（13）和热量交换模块暖端（14）均达到0-2℃的低温，并通过分布在测试试样（17）两侧的温度传感器（16）监测测试试样（17）整体温度场情况，当测试试样（17）温度场整体达到一致且均匀分布时，通过降低冷端冷浴（19）温度达到降低热量交换模块冷端（13）的目的，最终热量交换模块冷端（13）的温度稳定在所模拟的环境温度；随热量交换模块冷端（13）温度的降低，测试试样（17）在此端开始逐渐冻结并因水分的迁移及相变而产生冻胀现象；测试前应预估总体冻胀量Δ冻，等效约束模块（10）的冻胀压缩可变形量Δ应满足以下条件： Δ≥2（NspKeq-Nsp·L（a·b·E土）+Δ冻）（5）； 等效约束模块（10）的初始长度应满足如下条件： L0≥n·d弹+Δ（6）； 其中，Δ为等效约束模块（10）的冻胀压缩可变形量； Nsp为水平加载系统初始加载数值； Keq为等效变形刚度； E土为测试试样（17）的压缩模量； Δ冻为预估总体冻胀量；L为测试试样（17）纵向长度； L0为等效约束模块（10）的初始长度； n为等效约束模块（10）弹簧的螺旋圈数；d弹为弹簧的直径； 等效刚度的计算：通过一根具有等效约束刚度的弹簧综合模拟桩身在基坑内侧受到的支护结构约束和嵌固端被动土压力，考虑地面和深基坑底之间的深基坑支护结构参数特性进行等效计算得到深基坑某点处等效变形刚度Keq； Keq=K总Ck（7）； 其中，K总为深基坑支护结构约束和嵌固端被动土压力的综合刚度； Ck为弹簧刚度相似系数； 深基坑支护结构约束和嵌固端被动土压力的综合刚度应按以下公式计算； （8）； 其中，为刚度调整系数； k i 为第i道锚索（30）的变形刚度； 为每道钢围檩的变形刚度； n为锚索（30）道数； Ks为支护桩身嵌固端被动土压力等效刚度； Kp为支护桩身的约束刚度； Kg为冠梁（51）的约束刚度。

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