本發(fā)明屬于高放廢物地質處置緩沖/回填材料研究領域，具體涉及一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法。

背景技術：

高放廢物深地質處置采用多重屏障體系的方式進行處置，緩沖材料作為處置庫多重屏障體系中重要的組成部分，是地質處置庫安全運行的有效保障。在高放廢物地質處置庫中，緩沖材料在高放廢物衰變熱、地下水流和地應力等作用下將產(chǎn)生非常復雜的“熱-水-力-化學”耦合現(xiàn)象。為了確保隔離屏障系統(tǒng)的長期安全性，必須對這個體系主要的現(xiàn)象進行科學的模擬試驗，而建造緩沖材料多場耦合大型實驗臺架進行模擬試驗，是探索處置庫環(huán)境下緩沖材料的熱-水-力-化學耦合特性和建立緩沖材料長期性能評價方法的有效手段。

在緩沖材料多場耦合實驗臺架中，最為重要的就是埋設各種不同類型的傳感器來監(jiān)測緩沖材料的膨脹性能和滲透性能等特征參數(shù)，為了獲得緩沖材料的溫度、相對濕度、應力和位移等關鍵參數(shù)，對實驗臺架中的各種傳感器進行正確合理的安裝是完成這一大型模擬實驗的關鍵技術之一。緩沖材料多場耦合實驗臺架的運行周期較長，且一旦開始運行無法臨時拆開進行維護，各類傳感器將長期工作在高溫高壓高濕的環(huán)境中，另外緩沖材料膨潤土和加入的地下水均有一定程度的腐蝕性。因此為了保證采集到的數(shù)據(jù)真實有效和傳感器的長期運行，需要對各類傳感器進行正確合理的保護和安裝。同時，由于緩沖 材料膨潤土的各向異性，需要在臺架中對傳感器設置不同的安裝方向，才能在試驗進行過程中獲得理想全面的數(shù)據(jù)資料，進而揭示在熱-水-力-化學多場耦合條件下緩沖材料行為的變化規(guī)律。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是：提供一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，為緩沖材料多場耦合大型實驗臺架的長期運行服務，并獲得可靠性較高的實驗特征參數(shù)。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，包括以下步驟：

步驟1、對不同形狀的壓實膨潤土塊體按照預先設計位置進行劃線定點，確定傳感器的形心位置，完成傳感器的孔洞開挖；

步驟2、位移傳感器底座固定于實驗腔體底部鋼板上，探桿和探針垂直于水平面，帶有貫穿孔的壓實膨潤土塊體依次穿入位移傳感器的探桿中，且使其探針頂端與加熱器底部接觸；

步驟3、溫度傳感器按照水平和垂直兩種方式埋設安裝于壓實膨潤土塊體內，并保證探頭頂端處于同一個截面上；

步驟4、溫濕度傳感器探頭向下垂直貫入壓實膨潤土塊體中，其傳感器導線從土塊頂端水平穿出；

步驟5、徑向壓力傳感器位于某一塊膨潤土壓實塊體的內部，其感應面朝向形心；環(huán)向壓力傳感器位于兩塊壓實膨潤土塊體之間，采用左右夾持的方式，其感應面沿著圓環(huán)方向；垂向壓力傳感器水平放 置，其感應面垂直向上；孔隙水壓力傳感器的感應面朝向進水側安裝或者放置在散土顆粒中用于監(jiān)測進水壓力；三個不同方向的壓力傳感器用于監(jiān)測緩沖材料膨潤土的各向異性；

步驟6、傳感器安裝完成后，用膨潤土粉末填充傳感器與孔洞的間隙。

整個臺架中的緩沖材料等分為四個區(qū)域，所有傳感器導線從本區(qū)域內的散土顆粒中沿著導線管從頂蓋穿出，并呈“s”形布置。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，充分考慮了傳感器的有效感應范圍，在傳感器安裝時使其探頭處于同一個水平截面或者垂直截面，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的一致性；

(2)本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，土壓力傳感器設置了垂直、徑向和環(huán)向三個安裝方向，可以獲得緩沖材料膨潤土的各向異性；

(3)本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，所有傳感器的導線盡量避開了土塊之間的縫隙，在膨潤土塊中經(jīng)過的路徑呈“s”形，不折死角，線與線之間不產(chǎn)生交叉現(xiàn)象；

(4)本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，根據(jù)傳感器的不同特性，每只傳感器不管是在探頭部分還是導線部分，都采取相應的封堵措施防止外界進水沿著導線直接 灌入探頭內損壞傳感器；

(5)本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，該方法安裝操作簡便、定位準確的同時盡量減少打孔對土塊的影響。

附圖說明

圖1為位移傳感器安裝示意圖；

圖2為溫度傳感器安裝示意圖；

圖3為溫濕度傳感器安裝示意圖；

圖4為土壓力傳感器安裝示意圖；

圖5為傳感器導線安裝示意圖。

圖中：1.位移傳感器探針；2.位移傳感器探桿；3.壓實膨潤土塊體；4.不銹鋼螺釘；5.位移傳感器底座；6.溫度傳感器；7.溫濕度傳感器；8.徑向壓力傳感器；9.環(huán)向壓力傳感器；10.垂向壓力傳感器；11.傳感器導線；12.散土顆粒。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法作進一步詳細說明。

本發(fā)明的一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法，包括以下步驟：

步驟1、對不同形狀的壓實膨潤土塊體3按照預先設計位置進行劃線定點，確定傳感器的形心位置，并采用機械打孔和人工雕刻的方式完成傳感器的孔洞開挖；

步驟2、如圖1所示，位移傳感器底座5通過不銹鋼螺釘4固定于實驗腔體底部鋼板上，探桿2和探針1垂直于水平面，帶有貫穿孔的壓實膨潤土塊體3依次穿入位移傳感器的探桿2中，且使其探針1頂端與加熱器底部接觸；

步驟3、如圖2所示，溫度傳感器6按照水平和垂直兩種方式埋設安裝于壓實膨潤土塊體3內，并保證探頭頂端處于同一個截面上。

步驟4、如圖3和圖5所示，溫濕度傳感器7探頭向下垂直貫入壓實膨潤土塊體3中，其傳感器導線11從土塊頂端水平穿出。

步驟5、如圖4和圖5所示，徑向壓力傳感器8位于某一塊膨潤土壓實塊體3的內部，其感應面朝向形心；環(huán)向壓力傳感器9位于兩塊壓實膨潤土塊體3之間，采用左右夾持的方式，其感應面沿著圓環(huán)方向；垂向壓力傳感器10水平放置，其感應面垂直向上；孔隙水壓力傳感器的感應面朝向進水側安裝或者放置在散土顆粒12中用于監(jiān)測進水壓力；三個不同方向的壓力傳感器用于監(jiān)測緩沖材料膨潤土的各向異性；

步驟6、傳感器安裝完成后，用膨潤土粉末填充傳感器與孔洞的間隙；如圖5所示，將整個臺架中的緩沖材料等分為四個區(qū)域，所有傳感器導線11從本區(qū)域內的散土顆粒12中沿著導線管從頂蓋穿出，并呈“s”形布置。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明屬于高放廢物地質處置緩沖/回填材料研究領域，具體涉及一種用于緩沖材料多場耦合實驗臺架中傳感器的安裝方法。本發(fā)明包括以下步驟：步驟1、確定傳感器的形心位置，完成傳感器的孔洞開挖；步驟2、位移傳感器底座固定于實驗腔體底部鋼板上，壓實膨潤土塊體依次穿入位移傳感器的探桿中；步驟3、溫度傳感器安裝于壓實膨潤土塊體內；步驟4、溫濕度傳感器貫入壓實膨潤土塊體中；步驟5、徑向壓力傳感器感應面朝向形心；環(huán)向壓力傳感器位于兩塊壓實膨潤土塊體之間；垂向壓力傳感器水平放置；孔隙水壓力傳感器放置在散土顆粒中；步驟6、傳感器安裝完成后，用膨潤土粉末填充傳感器與孔洞的間隙。本發(fā)明能夠獲得可靠性較高的實驗特征參數(shù)。

技術研發(fā)人員：曹勝飛;劉月妙;謝敬禮;馬利科;陳亮;趙星光;宗自華
受保護的技術使用者：核工業(yè)北京地質研究院
技術研發(fā)日：2015.12.30
技術公布日：2017.07.07