[發明專利]可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 201910261696.6
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN110082388B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 邵龍潭;陳之祥;郭曉霞
• 申請（專利權）人: 蘇州匯才土水工程科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N15/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明提供一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，通過比擬三軸土樣的水頭環境和建立壓力室與待測樣壓力平衡的關系，確定了滲透系數的實現方法，采用比較法和修正的比較法實現了導熱系數的直接測試。同時提供了一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置的實施方法。本發明效果是該裝置原理鮮明，方法操作簡便，實現了在同一儀器、同一土樣中測定不同的物理力學參數，可用于進行土體的導熱系數測試試驗、飽和土的滲透系數測試試驗，能夠為土體水?熱?力參數的測試提供便利。

技術領域

本發明屬于土工測試計算領域，涉及一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置及其實施方法，可用于進行土體的導熱系數試驗、飽和土的滲透系數試驗。

背景技術

土體孔隙結構的導水性能和導熱性能，對于能源巖土工程中的能量樁和地源熱泵建設具有基礎作用。不同狀態下土體的力學和熱學性質具有顯著不同，研究三軸試驗中不同土體的導熱系數和滲透系數，對于土力學中的多場耦合問題解決和工程問題的避免具有借鑒意義。三軸試驗、滲透系數試驗、導熱系數試驗等是確定土體力-水-熱指標的常規選擇，通過廣泛取原狀樣的方式不僅浪費了人力物力，還極大考驗了不同試驗操作者之間的對接能力。為了減少原狀樣取樣困難，減少設備購置成本，有必要采用集成的方式實現在同一儀器、同一土樣中測定不同的物理力學參數，從而提升試驗測試精度，降低土工試驗中的經濟投入。

發明內容

1、本發明的目的

本發明提供一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置及其實施方法，以實現在同一儀器、同一土樣中測定不同的物理力學參數。

2、本發明所采用技術方案

本發明提供了一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，壓力室、加載桿、特殊功能加載帽、試樣底座、上透水石、下透水石、橡皮膜包裹土樣、圍壓控制設備、溫度采集設備，所述特殊功能加載帽，將微型測溫探頭、微型土樣測溫探頭、壓力室測溫探頭測得的數據通過測溫數據線傳輸至溫度采集設備；微型土樣測溫探頭穿過從上至下依次設置的穩壓水倉、水壓帽、精細透水蓋板、上透水石后，置于橡皮膜包裹土樣中，供水管與穩壓水倉相連接；壓力室測溫探頭置于特殊功能加載帽上部；微型測溫探頭置于穩壓水倉上部；調節圍壓溫度的圍壓控制設備，在橡皮膜包裹土樣的上下端放置透水石，將放置有透水石的橡皮膜包裹土樣置于壓力室內的試樣底座上，將特殊功能加載帽置于橡皮膜包裹土樣上透水石的上部，將加載桿與特殊功能加載帽的上端相連接，通過圍壓控制設備將壓力室中注滿水。

更進一步，所述試樣底座內置有排水管、圍壓管、循環圍壓管、圍壓傳感器、流體壓強傳感器；將圍壓控制設備分別與圍壓管、圍壓傳感器相連接。

更進一步，還包括水量計量設備、反壓控制設備，將水量計量設備與特殊功能加載帽的供水管相連接，將反壓控制設備分別與流體壓強傳感器、排水管相連接，將循環圍壓管與圍壓控制設備相連接。

更進一步，特殊功能加載帽中微型測溫探頭為2個，對稱置入特殊功能加載帽內部；微型土樣測溫探頭為2個，對稱穿過上透水石。

本發明提出了一種可測定導熱系數的三軸試驗方法，按照如下步驟：

1)如上述的三軸試驗裝置，與壓力室連通的圍壓管和循環圍壓管調節壓力室中的液體溫度，使壓力室中液體的溫度與橡皮膜包裹土樣的溫度存在2℃～5℃的溫度差；

2)溫度采集設備記錄壓力室測溫探頭的溫度值；

3)利用溫度采集設備記錄特殊功能加載帽中左側微型測溫探頭和右側的微型測溫探頭溫度值，并分別記為T_L、T_R；利用溫度采集設備記錄橡皮膜包裹土樣中左側的微型土樣測溫探頭和右側的微型土樣測溫探頭的溫度值，并分別記為T_sL、T_sR；