[發明專利]高壓實膨潤土非飽和滲透系數測量用滲透儀及測量系統

有效

• 申請號: 201810653619.0
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108918379B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 陳寶;張康
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種高壓實膨潤土非飽和滲透系數測量用滲透儀及測量系統，滲透儀包括由特氟龍材質制成的厚壁試樣套筒、入水端蓋塊和出水端蓋塊以及由包括厚壁試樣套筒、入水端蓋塊、出水端蓋塊和附加件制成的附加件；測量系統包括核磁共振分析儀、持續注水機構以及滲透儀，試驗時，將裝有試驗土樣的滲透儀置于核磁共振分析儀的射頻線圈中，所述的持續注水機構與入水孔連接，用于在注水端空氣排出后，提供滲透水壓。與現有技術相比，本發明適應于采用核磁共振技術量測高壓實膨潤土非飽和滲透系數的技術要求，包括能承受較大的膨脹力，維持膨潤土試樣在水滲流過程中的體積恒定，且采用特氟龍和石英砂等材料等，可避免裝置本身對核磁信號的影響。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，涉及一種高壓實膨潤土非飽和滲透系數測量用滲透儀及測量系統。

背景技術

非飽和土在自然界廣泛分布，許多工程問題都涉及到非飽和土的滲流分析。實驗室常常采用瞬時截面法量測非飽和土的滲透系數。瞬時截面法的困難之處在于截面質量含水率(吸力)的測定。隨著核磁共振技術的快速發展和廣泛應用，核磁共振技術逐漸開始應用于非飽和土滲透技術的量測中，是一種能快速、無損檢測非飽和土樣滲透系數的新方法，具有不影響滲流形態、縮小試樣尺寸、縮短試驗周期等優點。然而，在核磁共振測量時，主磁場的均勻性對結果影響較大，因此，在試驗時不能出現對磁場影響較大的易磁化物質如磁鐵或鐵磁性物質，避免主磁場受到外加磁場干擾變得不均勻。

當將核磁共振技術應用于量測具有較大膨脹力或膨脹變形的試驗材料(如高壓實膨潤土)的非飽和滲透系數的試驗時，需要將試樣置入具有一定剛度的恒體積滲透儀，以限制試樣在滲透試驗過程中的膨脹變形。傳統的非飽和土滲透儀多用鐵磁性金屬材料(不銹鋼等)加工成型，但因鐵磁性材料會影響核磁共振信號的識別和采集，從而不適用于核磁共振技術測量高壓實膨潤土非飽和滲透系數的試驗。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高壓實膨潤土非飽和滲透系數測量用滲透儀及測量系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高壓實膨潤土非飽和滲透系數測量用滲透儀，包括：

厚壁試樣套筒，內腔用于放置試驗土樣，

入水端蓋塊，連接于厚壁試樣套筒的一端，具有分別與厚壁試樣套筒內腔連通的入水孔和排氣孔，

出水端蓋塊，連接于厚壁試樣套筒的另一端，具有與厚壁試樣套筒內腔連通的出水孔，

附加件，由兩個石英砂透水石組成，試驗時分別置于試驗土樣與入水端蓋板之間以及試驗土樣與出水端蓋塊之間；

所述的厚壁試樣套筒、入水端蓋塊及出水端蓋塊均為特氟龍材質。

本發明采用特氟龍材料加工制作恒體積非飽和土滲透儀的厚壁試樣套筒、入水端蓋塊及出水端蓋塊，以消除對核磁信號的干擾影響。采用的石英砂透水石可允許水從入水孔流入、空氣從排氣孔排出，但能在膨潤土遇水水化發生膨脹的情況下限制膨潤土顆粒擠出滲透儀，以保持試樣的恒體積狀態，構成透水石的石英砂材料也不會對核磁信號產生干擾影響。

優選地，所述的入水端蓋塊和出水端蓋塊分別與厚壁試樣套筒通過螺紋連接。一般地，在厚壁試樣套筒上設置外螺紋，在入水端蓋塊和出水端蓋塊上設置內螺紋。

優選地，所述的厚壁試樣套筒呈圓筒狀，厚壁試樣套筒的外徑和內腔直徑之比為2，以使滲透儀主體具備較大的剛度，入水端蓋塊和出水端蓋塊的厚度與試樣套筒(1)的壁厚相同，以使得蓋塊具有較大的剛度。

滲透儀主體結構具有足夠大的剛度，在試樣水化產生較大膨脹力的情況下，滲透儀主體結構不會發生顯著變形，從而維持高壓實膨潤土試樣在水滲流過程中的體積恒定。

優選地，所述的石英砂透水石的橫截面與厚壁試樣套筒的內腔橫截面相匹配。