[發明專利]一種巖土體熱物性原位測試和凍脹力原位測試方法

有效

• 申請號: 202110286958.1
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113281375B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 劉益平;王維;張國柱;葛陽;何小飛;葛海明;張勇;王小龍;陳念軍;李卓成
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/14;G01N25/16;G01L5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 陳珉

本發明公開了一種巖土體熱物性原位測試和凍脹力原位測試方法，將熱傳導多功能旁壓器放入預鉆孔中，通過氣源加壓注水或循環水泵加壓注水方式使熱傳導多功能旁壓器特特制彈性膜與周圍巖土體緊密接觸；利用布置在特制彈性膜上的溫度傳感器可獲取巖土體溫度隨時間變化的數據，求解巖土體的綜合導熱系數。通過控溫系統、壓力系統和一體化轉換控制裝置開啟制冷循環至達到設定要求，通過低溫循環液體吸收巖體的熱量凍結巖體，記錄系統壓力和溫度隨時間的變化，得出巖土體在此溫度下的凍脹參數。本發明解決了寒冷地區地下結構凍脹參數現場監測的滯后性問題，操作方便、測試效率高、測試成本低。

技術領域

本發明屬于巖土原位測試技術領域，尤其涉及一種巖土體熱物性原位測試和凍脹力原位測試方法。

背景技術

巖土體熱物性參數原位測試包含熱探針法和熱響應測試法，然而熱探針法測試深度有限且無法測試堅硬巖土體的熱物性參數，熱響應測試法無法準確測試指定深度處巖土體的熱物性參數；巖土體凍脹力現場監測需要在地下結構與巖土體之間預埋傳感器監測巖土體的凍脹力，但該方法無法在施工之前進行檢測，只能作為施工后檢驗設計合理性的手段，同時該方法監測周期長、監測成本高；巖土體熱物性參數原位測試和凍脹力原位測試通常需要單獨的測試設備分別進行測試，無法用同一種測試設備獲取熱物性參數和凍脹力參數，操作不方便、測試效率低。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供一種易于操作的巖土體熱物性原位測試和凍脹力原位測試方法。

本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種巖土體熱物性原位測試和凍脹力原位測試方法,包括以下步驟：

步驟1、通過同軸導壓管將熱傳導多功能旁壓器與一體化轉換控制裝置連接，將熱傳導多功能旁壓器放入預先施工好的測試鉆孔內；

步驟2、將循環液體流入閥和循環液體流出閥接通，試驗加壓/注水加壓閥關閉,試驗/調零閥指向試驗位置，排氣閥在關閉位置、截止閥在連通位置。

步驟3、啟動循環水泵，給儀器注水；

步驟4、關停循環水泵后熱傳導多功能旁壓器的彈性膜中的循環液體逐漸回流至循環水箱，彈性膜收縮，待彈性膜恢復原狀后，將試驗/調零閥指向調零位置，待目測管液位到達“0”刻度后，關閉試驗/調零閥；

步驟5、將排氣閥打開，將試驗/調零閥指向試驗位置，待目測管液位下降至穩定，記錄下其位移值S₀備用。

步驟6、將排氣閥、截止閥、循環液體流入閥、循環液體流出閥置于關閉位置，將試驗加壓/注水加壓閥指向試驗加壓位置,用調壓閥加壓，待目測管液位穩定，熱傳導多功能旁壓器的特制彈性膜完全貼緊孔壁，記下此時的壓力值P₁和位移值S₁備用；

步驟7、關閉試驗/調零閥，關閉試驗加壓/注水加壓閥，松開調壓閥，將截止閥、循環液體流入閥、循環液體流出閥置于接通位置；

步驟8、用貼在熱傳導多功能旁壓器彈性膜外側的溫度傳感器測定巖土體的溫度，開啟循環水泵，開啟控溫系統將恒溫水箱中液體加熱至指定溫度；

步驟9、記錄加熱過程中熱傳導多功能旁壓器周圍巖土體的溫度隨時間變化的數據，根據無限長線熱源理論，利用獲取的數據反演巖土體的綜合導熱系數；

步驟10、關閉循環水泵和控溫系統，重復步驟2～步驟7步驟，開始測試凍脹參數；

步驟11、開啟循環水泵和控溫系統將恒溫水箱中液體制冷至指定溫度；

步驟12、在循環過程中，監測系統壓力的變化，如壓力增大，則打開排氣閥，將試驗/ 調零閥指向試驗位置，待壓力降至于P₁值時關閉試驗/調零閥、排氣閥，繼續重復冷卻循環；