一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法，以三軸儀為基礎(chǔ)附加氣體壓力和質(zhì)量流量測(cè)量裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)非飽和土氣體滲透率測(cè)量；該測(cè)量方法根據(jù)抽氣原理，施加較小圍壓就能夠?qū)崿F(xiàn)試樣環(huán)向側(cè)面密封，減小了圍壓對(duì)試樣孔隙結(jié)構(gòu)的影響本測(cè)量方法以三軸儀為基礎(chǔ)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)氣體滲透率的測(cè)量，還能研究三軸實(shí)驗(yàn)條件下非飽和土孔隙結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)三軸實(shí)驗(yàn)條件下應(yīng)力、應(yīng)變和氣體滲透率同步測(cè)量。
【專利說(shuō)明】一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土材料氣體滲透率的測(cè)試，尤其用于巖土材料氣體滲透率實(shí)驗(yàn)室測(cè)試效果極佳。
【背景技術(shù)】
[0002]巖土材料一般為多孔介質(zhì)，滲透性是其基本性質(zhì)之一。目前巖土材料滲透率測(cè)量根據(jù)選取的滲透介質(zhì)來(lái)區(qū)分，可分為液體、氣體兩類，對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法分別為水壓、氣壓測(cè)試法。采用液體作為滲透介質(zhì)，由于液體粘性遠(yuǎn)大于氣體，對(duì)同一測(cè)量對(duì)象測(cè)量所需壓力較大，達(dá)MPa量級(jí)，較高的孔隙壓力會(huì)改變材料的微觀孔隙結(jié)構(gòu)。以液體作為滲透介質(zhì)容易與測(cè)量試樣發(fā)生物理化學(xué)作用，特別是親水介質(zhì)，例如膨潤(rùn)土。而以氣體作為滲透介質(zhì)，一般采用正壓測(cè)量原理，為保證試樣環(huán)向側(cè)面的密封性，要求施加圍壓大于測(cè)量使用正壓值，至少需要達(dá)到0.1-0.2MPa，而非飽和土的抗壓強(qiáng)度一般不超過(guò)IMPa量級(jí)，較大的圍壓會(huì)改變測(cè)量試樣的初始孔隙結(jié)構(gòu)，造成較大的試驗(yàn)誤差。
[0003]本發(fā)明基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法，以三軸儀為基礎(chǔ)附加氣體壓力和質(zhì)量流量測(cè)量裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)非飽和土氣體滲透率測(cè)量；該測(cè)量方法根據(jù)抽氣原理，施加較小圍壓就能夠?qū)崿F(xiàn)試樣環(huán)向側(cè)面密封，減小了圍壓對(duì)試樣孔隙結(jié)構(gòu)的影響；本方法以三軸儀為基礎(chǔ)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)氣體滲透率的測(cè)量，還能研究三軸實(shí)驗(yàn)條件下非飽和土孔隙結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)三軸實(shí)驗(yàn)條件下應(yīng)力、應(yīng)變和氣體滲透率同步測(cè)量；本裝置以土三軸儀為基礎(chǔ)，附加氣體滲透率測(cè)試系統(tǒng)，簡(jiǎn)單有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:本方法提供的基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法，在三軸儀為基礎(chǔ)附加氣體壓力和質(zhì)量流量測(cè)量裝置下得以實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法，分步實(shí)施:
[0006]I)將戴密封橡膠套的試樣21固定在三軸室20內(nèi)的底座22上，在戴密封橡膠套的試樣21的上、下頂分別布設(shè)高滲透性透水石(18);
[0007]2)在上頂?shù)母邼B透性透水石18的頂部設(shè)置加載墊塊19、加載軸(17)，其中加載軸17和三軸室20安裝在三軸儀上；
[0008]3)打開進(jìn)水閥I向三軸室注水，直至加滿關(guān)閉進(jìn)水閥1，施加30_50kPa的圍壓；
[0009]4)預(yù)熱氣體質(zhì)量流量控制器9或10，時(shí)間20min，并調(diào)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16;
[0010]5)打開真空泵13，調(diào)節(jié)閥門11至最大值，并設(shè)置氣體質(zhì)量流量控制器量程9或10，緩慢調(diào)節(jié)閥門8或7，進(jìn)行測(cè)量，使流量達(dá)到流量計(jì)量程的0.2% ；
[0011]6)緩慢打開閥門4進(jìn)行測(cè)量，等待流量計(jì)和壓力測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)；
[0012]7)依次關(guān)閉閥門4、8或7和11后，關(guān)閉真空泵，然后打開閥門12，等待端部壓力與大氣壓平衡后，再關(guān)閉閥門12;[0013]8)利用公式(I)計(jì)算氣體滲透率
【權(quán)利要求】
1.一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測(cè)量方法，其特征在于:分步實(shí)施: 1)將戴密封橡膠套的試樣(21)固定在三軸室(20)內(nèi)的底座(22)上，在戴密封橡膠套的試樣(21)的上、下頂分別布設(shè)高滲透性透水石(18); 2)在上頂?shù)母邼B透性透水石(18)的頂部設(shè)置加載墊塊(19)、加載軸(17)，其中加載軸(17)和三軸室(20)安裝在三軸儀上； 3)打開進(jìn)水閥(I)向三軸室注水，直至加滿關(guān)閉進(jìn)水閥(1)，施加30-50kPa的圍壓； 4)預(yù)熱氣體質(zhì)量流量控制器(9)或(10)，時(shí)間20min，并調(diào)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16); 5)打開真空泵(13)，調(diào)節(jié)閥門(11)至最大值，并設(shè)置氣體質(zhì)量流量控制器量程(9)或(10)，緩慢調(diào)節(jié)閥門(8)或(7)，進(jìn)行測(cè)量，使流量達(dá)到流量計(jì)量程的0.2%; 6)緩慢打開閥門(4)測(cè)量，待流量計(jì)和壓力測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)； 7)依次關(guān)閉閥門(4)、(8)或(7)、(11)后，關(guān)閉真空泵，然后打開閥門(12)，使端部壓力與大氣壓平衡后，再關(guān)閉閥門(12);8)利用公式(I)計(jì)算氣體滲透率
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量方法，其特征在于:測(cè)量裝置由進(jìn)水閥(I)、出水閥(2)、進(jìn)氣閥(3)、出氣閥(4)、干燥劑裝置(5)、過(guò)濾器(6)、氣體閥門(7)、氣體閥門(8)、氣體質(zhì)量流量控制器(9)，氣體質(zhì)量流量控制器(10)、氣體閥門(11)、氣體閥門(12)、真空泵(13)、流量計(jì)并聯(lián)數(shù)據(jù)線(14)、氣體壓力變送器(15)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)、加載軸(17)、高滲透性透水石(18 )、加載墊塊(19 )三軸室(20 )、戴密封橡膠套的試樣(21)、底座(22 )構(gòu)成，其中選用的氣體質(zhì)量流量控制器的規(guī)格為5SLM和0.5SLM ;真空泵的功率為2.5L/s ;氣體壓力變送器量程為0.0Ol-1OkPa0
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK103913407SQ201310733764
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63653部隊(duì)