[發明專利]溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 201711456067.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108226220A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張鑫蕊;孔綱強;侯賽姆·阿布爾·那伽;辛迪克·多梅尼卡
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置，其特征在于，包括從上到下依次緊挨設置的供熱元件Ⅰ、金屬導熱片Ⅰ(9)、試樣筒(12)、金屬導熱片Ⅱ(10)和供熱元件Ⅱ，所述金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)的上下兩面均嵌有溫度傳感器(8)，所述供熱元件Ⅰ和供熱元件Ⅱ用于為土樣提供穩定熱量，所述試樣筒(12)用于裝土樣，帶溫度可控加熱線圈的絕熱圓柱體(13)設于試樣筒(12)中用于加熱土樣，試樣筒(12)內壁設有溫度傳感器，金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)內的溫度傳感器以及試樣筒(12)內壁的溫度傳感器均與溫度采集儀、計算機相連。

2.根據權利要求1所述的溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置，其特征在于，所述供熱元件Ⅰ包括傳熱容器Ⅰ(5)、與傳熱容器Ⅰ(5)的進水口和出水口相連的恒溫水箱Ⅰ(1)，所述供熱元件Ⅱ包括傳熱容器Ⅱ(4)、與傳熱容器Ⅱ(4)的進水口和出水口相連的恒溫水箱Ⅱ(2)，所述傳熱容器Ⅰ(5)設于所述金屬導熱片(9)的上面，傳熱容器Ⅱ(4)設于金屬導熱片Ⅱ(10)的下面。

3.根據權利要求1或2所述的溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置，其特征在于，在供熱元件Ⅱ、金屬導熱片Ⅱ(10)、試樣筒(12)、金屬導熱片Ⅰ(9)和供熱元件Ⅰ的外側都設置隔熱材料(6)，隔熱材料(6)內徑與相應位置的供熱元件Ⅰ、試樣筒(12)及供熱元件Ⅱ的外徑一致。

4.根據權利要求1所述的溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置，其特征在于，所述試樣筒(12)內的土樣與水頭管(7)連通，所述水頭管(7)用于控制土樣的飽和狀態。

5.根據權利要求3所述的溫控各向異性土體熱物性聯合測試裝置，其特征在于，所述傳熱容器Ⅰ(5)由上部大直徑圓柱和下部小直徑圓柱組成，所述傳熱容器Ⅱ(4)由上部小直徑圓柱和下部大直徑圓柱組成，所述隔熱材料(6)設于傳熱容器Ⅰ(5)上部大直徑圓柱和傳熱容器Ⅱ(4)下部大直徑圓柱之間。

6.溫控各向異性土體熱物性聯合測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)通過測量分別嵌入金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)上下兩面的溫度傳感器(8)的溫度值，分別計算得到金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)的熱通量；

(2)在試樣筒(12)中裝入土樣，土樣中預埋帶加熱線圈的絕熱圓柱體(13)，試樣筒(12)內壁設置溫度傳感器；

(3)在試驗臺上，從下到上依次緊挨放置供熱元件Ⅱ、嵌有溫度傳感器(8)的金屬導熱片Ⅱ(10)、裝有土樣的試樣筒(12)、嵌有溫度傳感器(8)的金屬導熱片Ⅰ(9)和供熱元件Ⅰ，所述供熱元件Ⅰ和供熱元件Ⅱ為土樣提供熱量；

(4)將金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)內的溫度傳感器以及試樣筒(12) 內壁的溫度傳感器均與溫度采集儀、計算機相連；

(5)設置供熱元件Ⅰ和供熱元件Ⅱ的溫度分別為T₁和T₂，其中T1≠T2，將溫度采集儀獲得的金屬導熱片Ⅰ(9)和金屬導熱片Ⅱ(10)內各溫度傳感器的數據記錄并保存在計算機中，計算得到土樣的豎向熱物性參數；

(6)去除供熱元件Ⅰ和供熱元件Ⅱ，加熱帶加熱線圈的絕熱圓柱體(13)并調整其溫度值；

(7)通過溫度采集儀獲得的試樣筒(12)內壁的溫度傳感器的數據，待溫度傳感器數據穩定后，計算獲得土樣的橫向熱物性參數。