[發明專利]一種熱-化耦合超低滲膨脹性土樣快速飽和裝置

在審

• 申請號: 202211712769.7
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115950701A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 葉為民;李賽;盧普懷;季裕恒;王瓊;陳永貴
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G05D27/02
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 范艷靜

本發明提出一種熱?化耦合超低滲膨脹性土樣快速飽和裝置，包括飽和裝置、溫控系統、注水系統、水鹽轉換系統、注壓系統和液體收集裝置。飽和裝置包括頂蓋、底座、兩個可拆卸的半圓形試樣腔室、固定外壁，通過頂蓋和底座分別與液體收集裝置和溶液槽相連；溫控系統內部可放置飽和裝置；注水系統包括氣動泵、減壓閥、溶液槽，溶液槽通過管道三通與注壓系統和飽和裝置底座相連。本發明能夠實現在不同溫度和化學溶液條件下對低滲透性、膨脹性土樣的快速飽和，可實現試樣的完整、高質量、快速脫模，并可通過設置注壓大小實現對不同材料飽和時間的控制，能大幅減少土工試驗中飽和土樣所需的時間，提高試驗效率，滿足不同條件的使用需求。

技術領域

本發明屬于土工試驗儀器設備技術領域，具體涉及一種熱-化耦合超低滲膨脹性土樣快速飽和裝置。

背景技術

膨脹土、膨潤土及膨脹性粘土等常具有超低滲透性。一方面，常被廣泛用作核廢料地質處置庫、CO₂地質封存、地熱能利用、壩芯和垃圾填埋場等隔滲設施；另一方面，滑坡等地質災害問題同樣涉及大量的低滲透性、膨脹性土體。開展飽和超低滲膨脹性土體的物理力學性質研究是室內土工試驗的重要內容，尤其是在核廢料處置庫、CO₂地質封存等研究中，還不可避免地需要考慮熱-化作用的影響。實現溫度、化學控制條件下、超低滲膨脹性土樣的快速飽和是需要解決的一項重要問題。

目前，室內飽和試驗裝置大多采用從試樣上、下端面注水的方式，對超低滲透性土樣進行飽和。顯然，該方法飽和時間過長，且大多無法考慮溫度(熱)、化學(化)耦合影響；此外，因飽和低滲土樣高質量脫模難以解決。

因此，亟需開發一種新型熱-化耦合的超低滲膨脹性土樣快速飽和裝置，以實現考慮溫度(熱)、化學(化)耦合作用的、超低滲膨脹性土樣的可拆卸脫模的快速、高效飽和。

發明內容

本發明提供了一種熱-化耦合的超低滲膨脹性土樣快速飽和裝置，其目的是為了解決現有飽和裝置存在的滿足熱-化耦合條件、耗時過長、拆樣困難、試驗成本高、工作量大等問題。

為了達到上述目的，提供了一種超低滲膨脹性土樣熱-化耦合的快速飽和裝置。包括：

飽和裝置、溫控系統、注水系統、水鹽轉換系統、注壓系統、液體收集裝置和管路系統。

所述試飽和裝置包括頂蓋、底座、兩個可拆卸的半圓形試樣腔室、固定外壁；所述頂蓋側面和頂面分別設有注水通道，所述底座側面設有兩個注水通道，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室外部設置溶液腔室，所述溶液腔室上設有溶液通道，所述溶液腔室表面設有飽和小孔，所述固定外壁將兩個可拆卸的半圓形試樣腔室密封起來；所述溫控系統可將飽和裝置內置其中；所述注水系統包括氣動泵、減壓閥、溶液槽，所述溶液槽上部和底部分別設置有預留孔，所述溶液槽通過所述減壓閥與所述氣動泵相連；所述水鹽轉換系統包括水鹽轉換器、壓力表，所述水鹽轉換器頂面和底面均設有預留孔，所述水鹽轉換器與所述壓力表相連；所述注壓系統包括壓力/體積控制裝置、數據監測裝置；所述液體收集裝置用于收集所述飽和裝置中排出的廢液。

其中，所述飽和裝置包括頂蓋、底座、兩個可拆卸的半圓形試樣腔室、固定外壁，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室通過嵌套結構與所述頂蓋和所述底座相連，所述固定外壁用于密封所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室，并固定在所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室外，所述飽和裝置通過所述頂蓋和所述底座上預留的螺栓孔進行固定。

其中，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室，可拼合成一個完整的圓形試樣腔室，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室內部用于放置土樣，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室外部設有溶液腔室，所述溶液腔室用于放置用于飽和試樣的溶液，所述溶液腔室之間通過溶液通道相連，所述兩個可拆卸的半圓形試樣腔室內表面設有貫穿的飽和小孔與所述溶液腔室相連，所述用于飽和試樣的溶液通過所述飽和小孔進入兩個可拆卸的半圓形試樣腔室內部。