[發明專利]多參數動態采集的人工地層凍結的實驗裝置與實驗方法

有效

• 申請號: 201810502702.8
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108956937B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王彬;榮傳新;程樺;姚直書;施鑫;董艷賓;蔡海兵;王曉健;宋海清;黎明鏡;唐彬;段寅;王志;彭世龍;楊凡
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/42
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;徐麗娜

1.一種多參數動態采集的人工地層凍結的實驗裝置，所述實驗裝置能夠凍結或強制解凍所述人工地層的土樣，用于模擬近海鹽漬地層凍結的試驗環境，其特征在于，所述實驗裝置包括土樣容器、數據采集系統和凍結系統，其中，

所述土樣容器包括上蓋、筒體和底板，所述底板與所述筒體的底端固定連接，所述上蓋放置在所述筒體的頂端上，所述上蓋、所述筒體和所述底板圍成一個腔體，所述上蓋能夠上下移動，在所述上蓋上設置有中心孔，所述筒體的側壁上設置有多個第一引線孔，所述筒體的內直徑為0.1～2m、深度為0.5～2m；

所述數據采集系統包括數據采集面板、水分采集設備和鹽分采集設備，所述數據采集面板水平設置于所述腔體內并將所述腔體分割為第一容納空間和第二容納空間，所述第一容納空間位于所述第二容納空間的上方，所述第一容納空間用于容納所述土樣，所述數據采集面板上設置有多個鹽分采集元件和多個水分采集元件，所述水分采集設備通過所述水分采集元件動態采集所述土樣的水分數據、所述鹽分采集設備通過所述鹽分采集元件動態采集所述土樣的鹽分數據，所述數據采集面板能夠在所述腔體內上下移動；

所述凍結系統包括凍結機、供液管、回液管和凍結器，所述凍結器豎向設置于所述第一容納空間內，所述凍結器的底端與所述數據采集面板連接，所述凍結器的頂端通過所述中心孔延伸出所述土樣容器外，所述凍結機分別通過所述供液管和所述回液管與所述凍結器的頂端相連，所述凍結機用于產生以及泵送低溫或高溫介質，所述凍結機、所述供液管、所述凍結器、所述回液管和所述凍結機依次連通形成用于所述介質的循環回路，所述介質在所述凍結器內與所述土樣進行熱量交換，用于實現凍結或強制解凍所述土樣，所述介質為酒精；

所述凍結機包括制冷設備、制熱設備以及泵送設備，能夠實現凍結或強制解凍所述土樣的功能，所述制冷設備將酒精加熱至40℃并泵送酒精對被凍土樣進行強制解凍；

所述凍結器的底端設置有螺紋端頭，所述凍結器通過所述螺紋端頭與所述凍結器底座螺紋連接，所述凍結器的頂端通過所述中心孔延伸至所述上蓋外，所述凍結器為套管結構，所述凍結器由內管和套設于所述內管外周的外管組成，所述外管的外直徑8～159mm，所述內管的外直徑為所述外管的外直徑的倍，所述外管的底端封閉，所述內管的底部和所述外管的底部連通，所述內管的頂端與所述供液管連通，所述回液管連接在所述外管的上段的側壁上，所述外管的頂端設置有突出圓環，用于封堵所述外管；

所述供液管和所述回液管靠近所述凍結機的一端均設置有控制閥，用于所述供液管和所述回液管的開啟與關閉，所述供液管和所述回液管靠近所述凍結器的一端均設置有手動調節閥，所述供液管和所述回液管上均設置有流量計，所述凍結器延伸出所述上蓋外的部分設置有保溫套；

所述實驗裝置還包括液壓系統，所述液壓系統由油壓控制設備、油管和液壓油缸構成，所述油壓控制設備通過所述油管向所述液壓油缸供油，多個所述液壓油缸設置于所述第二容納空間內，所述液壓油缸的底端與所述底板連接，所述液壓油缸的頂端與所述數據采集面板抵接，所述油壓控制設備能夠通過所述油管控制所述液壓油缸的升降，所述液壓油缸的升降能夠推動所述數據采集面板升降，所述液壓油缸為多級液壓油缸。

2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述上蓋為環形結構，所述上蓋由內層蓋板和外層蓋板組合而成，所述內層蓋板的材質為塑料，所述外層蓋板的材質為金屬，所述外層蓋板設置在所述內層蓋板的上表面上，所述內層蓋板的下表面接觸所述土樣。

3.根據權利要求2所述的實驗裝置，其特征在于，所述內層蓋板由多塊扇環形內板連接而成，兩塊所述扇環形內板的連接處均設置有向上延伸的凸沿，所述凸沿延伸至外層蓋板的上方，所述凸沿上均設置有多個螺栓孔，多個第一螺栓穿過多個所述螺栓孔將多塊所述扇環形內板依次連接所述外層蓋板由多塊扇環形外板構成，多塊所述扇環形內板的上表面均設置有扇環形凹槽，多塊所述扇環形外板嵌入所述扇環形凹槽內。

4.根據權利要求3所述的實驗裝置，其特征在于，所述內層蓋板由兩塊所述扇環形內板構成；所述內層蓋板的材質為聚氯乙烯；所述外層蓋板的材質為鋁合金。