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一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法
【專利摘要】本發明提供一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法，以三軸儀為基礎附加氣體壓力和質量流量測量裝置，能夠實現非飽和土氣體滲透率測量；該測量方法根據抽氣原理，施加較小圍壓就能夠實現試樣環向側面密封，減小了圍壓對試樣孔隙結構的影響本測量方法以三軸儀為基礎，不僅能夠實現氣體滲透率的測量，還能研究三軸實驗條件下非飽和土孔隙結構的變化規律，實現三軸實驗條件下應力、應變和氣體滲透率同步測量。
【專利說明】一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖土材料氣體滲透率的測試，尤其用于巖土材料氣體滲透率實驗室測試效果極佳。
【背景技術】
[0002]巖土材料一般為多孔介質，滲透性是其基本性質之一。目前巖土材料滲透率測量根據選取的滲透介質來區分，可分為液體、氣體兩類，對應的測試方法分別為水壓、氣壓測試法。采用液體作為滲透介質，由于液體粘性遠大于氣體，對同一測量對象測量所需壓力較大，達MPa量級，較高的孔隙壓力會改變材料的微觀孔隙結構。以液體作為滲透介質容易與測量試樣發生物理化學作用，特別是親水介質，例如膨潤土。而以氣體作為滲透介質，一般采用正壓測量原理，為保證試樣環向側面的密封性，要求施加圍壓大于測量使用正壓值，至少需要達到0.1-0.2MPa，而非飽和土的抗壓強度一般不超過IMPa量級，較大的圍壓會改變測量試樣的初始孔隙結構，造成較大的試驗誤差。
[0003]本發明基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法，以三軸儀為基礎附加氣體壓力和質量流量測量裝置，能夠實現非飽和土氣體滲透率測量；該測量方法根據抽氣原理，施加較小圍壓就能夠實現試樣環向側面密封，減小了圍壓對試樣孔隙結構的影響；本方法以三軸儀為基礎，不僅能夠實現氣體滲透率的測量，還能研究三軸實驗條件下非飽和土孔隙結構的變化規律，實現三軸實驗條件下應力、應變和氣體滲透率同步測量；本裝置以土三軸儀為基礎，附加氣體滲透率測試系統，簡單有效。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于:本方法提供的基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法，在三軸儀為基礎附加氣體壓力和質量流量測量裝置下得以實現。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法，分步實施:
[0006]I)將戴密封橡膠套的試樣21固定在三軸室20內的底座22上，在戴密封橡膠套的試樣21的上、下頂分別布設高滲透性透水石(18);
[0007]2)在上頂的高滲透性透水石18的頂部設置加載墊塊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)打開進水閥I向三軸室注水，直至加滿關閉進水閥1，施加30_50kPa的圍壓；
[0009]4)預熱氣體質量流量控制器9或10，時間20min，并調試數據采集系統16;
[0010]5)打開真空泵13，調節閥門11至最大值，并設置氣體質量流量控制器量程9或10，緩慢調節閥門8或7，進行測量，使流量達到流量計量程的0.2% ；
[0011]6)緩慢打開閥門4進行測量，等待流量計和壓力測量數據同時穩定后，記錄數據；
[0012]7)依次關閉閥門4、8或7和11后，關閉真空泵，然后打開閥門12，等待端部壓力與大氣壓平衡后，再關閉閥門12;[0013]8)利用公式(I)計算氣體滲透率
【權利要求】
1.一種基于土三軸儀的非飽和土氣體滲透率測量方法，其特征在于:分步實施: 1)將戴密封橡膠套的試樣(21)固定在三軸室(20)內的底座(22)上，在戴密封橡膠套的試樣(21)的上、下頂分別布設高滲透性透水石(18); 2)在上頂的高滲透性透水石(18)的頂部設置加載墊塊(19)、加載軸(17)，其中加載軸(17)和三軸室(20)安裝在三軸儀上； 3)打開進水閥(I)向三軸室注水，直至加滿關閉進水閥(1)，施加30-50kPa的圍壓； 4)預熱氣體質量流量控制器(9)或(10)，時間20min，并調試數據采集系統(16); 5)打開真空泵(13)，調節閥門(11)至最大值，并設置氣體質量流量控制器量程(9)或(10)，緩慢調節閥門(8)或(7)，進行測量，使流量達到流量計量程的0.2%; 6)緩慢打開閥門(4)測量，待流量計和壓力測量數據同時穩定后，記錄數據； 7)依次關閉閥門(4)、(8)或(7)、(11)后，關閉真空泵，然后打開閥門(12)，使端部壓力與大氣壓平衡后，再關閉閥門(12);8)利用公式(I)計算氣體滲透率
2.依據權利要求1所述測量方法，其特征在于:測量裝置由進水閥(I)、出水閥(2)、進氣閥(3)、出氣閥(4)、干燥劑裝置(5)、過濾器(6)、氣體閥門(7)、氣體閥門(8)、氣體質量流量控制器(9)，氣體質量流量控制器(10)、氣體閥門(11)、氣體閥門(12)、真空泵(13)、流量計并聯數據線(14)、氣體壓力變送器(15)、數據采集系統(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 )構成，其中選用的氣體質量流量控制器的規格為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】G01N15/08GK103913407SQ201310733764
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】不公告發明人 申請人:中國人民解放軍63653部隊