一、产品概述

TD50123-40Y原位冻土分层冻胀试验仪是我公司针对寒区工程建设需求，依据国家标准GB/T50123-2019《土工试验方法标准》第40章《原位冻胀率试验》及TB10102-2010《铁路土工试验规程》要求，研发的专业级冻土分层冻胀特性测试设备。本技术方案在传统原位冻胀试验仪基础上，创新性集成了全自动数据采集系统与远程传输云处理平台，实现了冻胀量数据的实时、精准、智能化监测与分析，为冻土工程勘察、设计与施工提供科学可靠的技术支撑。

本仪器适用于除漂石以外的其他各类土形成的冻土地层，广泛应用于寒区铁路、公路、房屋建筑、机场跑道等工程的地基冻胀特性评价，特别适用于高寒地区重大基础设施项目的冻土参数获取与长期监测。

二、技术参数

三、系统组成

3.1现场监测单元

（1）测杆与传感器组件

•分层测杆：根据冻土特性配置2-8层测杆，每层测杆独立监测对应土层的冻胀量

•高精度位移传感器：每根测杆顶部安装高精度位移传感器（分辨率0.01mm），实时测量冻胀位移

•测杆保护套管：不锈钢材质，防锈防腐，确保长期稳定性

（2）基准梁系统

•基准盘(梁)：稳定基准参考面，距冻前地面高度＞40cm

•固定支架：高强度材料，确保基准梁稳定性；最大冻深范围内加设保护套管

（3）数据采集箱

•主控制器：工业级ARM处理器，稳定可靠

•数据采集模块：多通道同步采集，支持各测点独立校准

•通信模块：4G/5G无线通信模块，支持北斗短报文（无网络环境备用）

•电源管理模块：智能电源管理，支持太阳能+锂电池供电系统

•本地存储模块：大容量存储芯片，确保数据不丢失

（4）辅助系统

•冻深器：监测最大冻深变化

•地下水位观测管及测钟：监测地下水位变化

•太阳能供电系统：太阳能电池板+锂电池组，适应偏远地区无电网环境

3.2远程传输与云处理单元

（1）数据传输系统

•无线通信：4G/5G网络自动切换，确保数据稳定传输

•备用通信：北斗短报文通信（适用于无4G/5G信号的极偏远地区）

•断点续传：网络中断时本地缓存，网络恢复后自动补传

（2）云平台系统

•实时监控大屏：多站点冻胀量实时显示，异常数据预警提示

•数据分析模块：自动计算冻胀率(ηf=Δhf/Hf×100)，绘制冻胀过程线与H₁-Δhe(η)关系曲线

•数据管理：支持历史数据查询、导出（Excel/PDF格式）、多维度筛选

•报告生成：自动生成符合GB/T50123标准的试验报告

•多级权限管理：支持项目负责人、技术负责人、现场人员分级权限控制

•设备管理：远程监控设备状态、电池电量、信号强度等参数

四、技术特点与创新点

4.1全自动数据采集系统

（1）高精度实时监测

•采用进口高精度位移传感器，分辨率达0.01mm，确保冻胀量测量精度

•每分钟至每小时可调节的自动采集频率，满足不同试验阶段的监测需求

•多层测杆独立同步采集，精确获取各土层冻胀特性差异

（2）智能数据校准

•自动温度补偿算法，消除低温环境对传感器精度的影响

•系统自动识别并剔除异常数据，保证数据可靠性

•支持现场手动校准与远程自动校准功能

4.2远程传输与云处理平台

（1）无缝远程连接

•4G/5G无线通信技术，实现试验数据的实时远程传输

•北斗短报文备用通信，确保极偏远无网络地区的数据传输

•智能断点续传机制，网络中断不影响数据完整性

（2）智能化云处理

•实时分析：云平台自动计算冻胀率，绘制冻胀过程曲线与冻深-冻胀量关系图

•智能预警：设置冻胀速率阈值，异常情况自动推送预警信息至相关人员

•多站点管理：支持同时监测多个试验站点，实现区域冻土特性对比分析

•数据安全：采用金融级加密技术，确保试验数据的安全性与完整性

4.3系统集成与适应性设计

（1）模块化设计

•各组件模块化设计，便于现场安装、维护与升级

•标准化接口，支持与其他监测设备的数据融合

（2）极端环境适应

•工作温度范围-40℃~+60℃，适应极寒地区长期稳定运行

•防护等级IP67/IP68，防水防尘防冻，确保恶劣环境下的可靠性

•太阳能+锂电池供电系统，解决偏远地区无电网问题

（3）专业定制服务

•根据项目需求定制测杆层数、长度与埋设深度

•支持特殊环境下的传感器选型与系统配置优化

五、操作流程

5.1现场安装与布设

1.测点选择与布设：按标准要求布设测点，地表设置1个测点，最深测点达到最大冻深线

2.测杆埋设：采用钻孔法埋设测杆，水平间距≥30cm，孔口加盖保护

3.基准梁架设：基准盘(梁)距冻前地面＞40cm，固定杆在最大冻深范围内加设套管

4.辅助设备安装：安装冻深器与地下水位观测管

5.系统调试：连接各组件，校准传感器，测试通信连接

5.2系统设置与参数配置

1.采集参数设置：通过云平台或现场控制器设置数据采集频率

2.预警阈值设置：根据工程需求设置冻胀速率预警值

3.通信参数配置：设置数据传输频率与备用通信方式

5.3数据采集与传输

1.自动监测：系统按设定频率自动采集各层冻胀量数据

2.实时传输：采集数据通过4G/5G网络实时传输至云平台

3.数据存储：本地存储与云端双重备份，确保数据完整性

5.4数据分析与报告生成

1.实时监控：通过云平台实时查看各测点冻胀量变化

2.数据分析：系统自动计算冻胀率，绘制冻胀过程线与H₁-Δhe(η)关系曲线

3.报告导出：自动生成符合国家标准的试验报告，支持多格式导出

4.历史对比：支持多时期、多站点数据对比分析

六、应用场景

•寒区铁路路基冻土分层冻胀特性测试

•冻土区公路地基分层冻胀率测定

•极地科研站冻土分层冻胀分析

•冻土融化沉降预测分层冻胀试验

•冻土区建筑地基分层冻胀稳定性评估

•青藏高原等高寒地区冻土工程勘察

•冻土工程防冻胀设计参数获取

七、服务与支持

•设备安装指导：提供现场安装培训与技术指导

•系统集成服务：可根据用户需求提供定制化系统集成

•远程技术支持：7×24小时远程技术支持服务

•定期维护：提供设备校准、软件升级等定期维护服务

•培训服务：提供操作人员专业技术培训

•数据解读：专业工程师提供试验数据分析与解读服务