[發(fā)明專利]一種凍土樣品的制備和測量裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410581888.2
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104359747B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 王平康;張旭輝;黃霞;祝有海;魯曉兵
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心;中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N1/42
• 分類號: G01N1/42;G01N15/08;G01N25/20
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種凍土樣品的制備和測量裝置，其特征在于：該裝置包括凍土樣品制備單元、滲透參數測量單元、熱學參數測量單元；凍土樣品制備單元包括壓力室(1)、圍壓加載腔(2)、橡皮筒(4)、旋轉臺(5)、控溫室(6)，樣品(3)放入橡皮筒中，橡皮筒在壓力室的中間處，橡皮筒和壓力室之間構成圍壓加載腔，圍壓加載腔內充滿防凍液體并與恒速恒壓泵連接，旋轉臺與壓力室連接并帶動壓力室旋轉，控溫室作為該凍土樣品的制備和測量裝置的外圍并控制該裝置的溫度；滲透參數測量單元包括氣體流量計(9)、進氣口(10)、出氣口(11)、壓力傳感器，壓力室的進口和出口均連接氣體流量計，進氣口、出氣口分別連接進口和出口的氣體流量計，進氣口、出氣口處還分別設有壓力傳感器(13)；熱學參數測量單元包括加熱器(7)、控溫器、溫度傳感器(8)、溫壓傳感器(12)，加熱器連接控溫器，溫度傳感器在樣品的端部截面呈環(huán)狀分布，溫壓傳感器沿樣品的長度分布。

2.根據權利要求1所述的凍土樣品的制備和測量裝置，其特征在于：所述加熱器是環(huán)狀繞絲，所述溫度傳感器是鉑電阻絲。

3.根據權利要求1所述的凍土樣品的制備和測量裝置，其特征在于：所述樣品是若干個不同含水飽和度的土體樣品。

4.一種采用根據權利要求1所述的凍土樣品的制備和測量裝置的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)制備樣品：將樣品沿橡皮筒側壁放置，并布置加熱器、控溫器、溫度傳感器，在圍壓加載腔內注入防凍液體，利用恒速恒壓泵加載圍壓，然后開啟控溫室對樣品進行降溫，同時啟動旋轉臺，保證水分在樣品孔隙中的均勻分布，保持2-3天，并記錄溫度數據；

(2)測量滲透參數：將與步驟(1)溫度相等的冷凍氣體以指定壓力從進氣口注入樣品，記錄進出氣口壓力和進出氣口流量，同時觀測溫壓傳感器，獲得壓力擴展前鋒數據，從而根據達西定律計算滲透率；

(3)測量熱學參數：停止圍壓加載并抽空防凍液體，使樣品隔熱，然后開啟加熱器、控溫器，控制加熱溫度高于樣品溫度且低于0℃，保證樣品中冰不受擾動，記錄溫度傳感器的溫度，同時觀測溫壓傳感器，獲得溫度擴展前鋒數據，從而根據傅立葉熱傳導定律計算熱傳導系數和熱擴散系數。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟(2)中的指定壓力小于等于圍壓。