[發(fā)明專利]一種用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810359919.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108776209B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪云龍;趙志旭;陳龍偉;陳卓識(shí)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 北京華旭智信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11583
• 代理人: 李麗

1.一種用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，包括：

真空飽和裝置(10)；常水頭裝置(20)；真空泵(30)；二氧化碳輸氣裝置(40)，以及飽和度測(cè)量裝置(60)；

其中，真空飽和裝置(10)包括樣品真空箱(11)、設(shè)置在樣品真空箱(11)中的樣品容器(12)、以及設(shè)置在樣品真空箱(11)上的壓力表(14)；

飽和度測(cè)量裝置(60)包括激光發(fā)射器(61)，飽和度測(cè)量裝置(60)設(shè)置在真空飽和裝置(10)上，用于檢測(cè)樣品充水飽和之后的液面高度以及體積的變化；

常水頭裝置(20)包括常水頭真空箱(21)、設(shè)置在常水頭真空箱(21)中的常水頭裝置本體(22)、常水頭進(jìn)水管(23)以及常水頭出水管(24)；其中常水頭裝置本體(22)包括內(nèi)筒(221)、外筒(222)、連接內(nèi)筒(221)和外筒(222)的進(jìn)出水泵(223)，常水頭進(jìn)水管(23)以及常水頭出水管(24)穿過常水頭真空箱(21)與內(nèi)筒(221)連通；

真空泵(30)與真空飽和裝置(10)和常水頭裝置(20)連通；

二氧化碳輸氣裝置(40)的輸氣管穿過樣品真空箱(11)與樣品容器(12)連通，同時(shí)與常水頭裝置(20)連通；常水頭出水管(24)穿過樣品真空箱(11)與樣品容器(12)連通，

其中所述系統(tǒng)利用如下方法來測(cè)量真空飽和及飽和度：

所述方法包括：

(1)將體積為V的砂土樣品放入樣品容器(12)中，同時(shí)對(duì)砂土樣品以及常水頭裝置(20)抽真空；

(2)對(duì)抽真空的砂土樣品以及常水頭裝置通入二氧化碳，

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)多次，

(4)同時(shí)對(duì)砂土樣品以及常水頭裝置抽真空；

(5)利用常水頭裝置對(duì)砂土樣品進(jìn)行常水頭飽和，直到水液浸沒砂土樣品的表面；

(6)將常水頭飽和后的砂土樣品暴露在大氣常壓P1下；

(7)再次對(duì)砂土樣品抽真空到P2壓力下；

(8)利用飽和度測(cè)量裝置(60)測(cè)算在步驟(6)以及(7)中不同壓力下樣品容器中液面高度的變化，并由此獲得體積的變化△V；

(9)利用如下公式計(jì)算砂土樣品的飽和度Sr：

Sr＝Vw/Vv·100％

Vv＝Va+Vw

Vv＝V-Vs＝V-Ms/ρ_d

Va·P1＝V2·P2

V2＝Va+△V

其中，V為砂土樣品的總體積，Vv為砂土樣品中孔隙體積，Vw為砂土樣品中水的體積，Vs為砂土樣品中固體體積，Va為步驟(6)中P1壓力下砂土樣品中氣體體積，V2為步驟(7)中P2壓力下砂土樣品中氣體體積，Ms為砂土樣品的固體質(zhì)量，ρ_d為砂土樣品的干密度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，其中所述常水頭裝置(20)還包括設(shè)置在常水頭真空箱(21)上的壓力表。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，其中所述常水頭裝置(20)還包括與常水頭進(jìn)水管(23)連接的進(jìn)水泵(25)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，其中所述飽和度測(cè)量裝置(60)設(shè)置在樣品容器(12)上方的樣品真空箱(11)的內(nèi)部頂面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，其中所述樣品真空箱(11)上設(shè)置有開關(guān)裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)處理單元(50)，所述數(shù)據(jù)處理單元接收飽和度測(cè)量裝置(60)傳輸?shù)臋z測(cè)數(shù)據(jù)并據(jù)此計(jì)算砂土飽和度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于真空飽和及飽和度測(cè)試的系統(tǒng)，所述常水頭裝置(20)還包括設(shè)置在常水頭出水管(24)上的流量計(jì)。