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原文传递非饱和冻土的气透性测试系统及测试方法

专利名称：	非饱和冻土的气透性测试系统及测试方法
摘要：	本发明公开了一种非饱和冻土的气透性测试系统及测试方法，它包括样品容器、温湿度控制系统、吸气控制量测装置、测压系统和环境模拟箱，测压系统包括多个压力传感器；样品容器的一端为进气端、另一端为抽气端，其容器壁上沿气体流通方向设有一排测压口；样品容器置于环境模拟箱内、进气端与温度控制系统连通、抽气端与吸气控制量测装置连通，各测压口分别与对应的压力传感器相连。冻土试样置于样品容器内，后置于环境模拟箱内，启动吸气控制量测装置，吸取外部空气，得压力梯度、气压力差，由达西公式可求渗透系数。通过温湿度控制系统控制了渗透气体的温度并保持渗透气体干燥，通过吸气控制量测装置控制吸力与渗气量，从而能够提高测试精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	滕继东;雷浪;黄紫如;张升;盛岱超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910068346.8
公开号：	CN109709020A
代理机构：	长沙永星专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	邓淑红
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：它包括样品容器、温湿度控制系统、吸气控制量测装置、测压系统和环境模拟箱，测压系统包括多个压力传感器；样品容器的一端为进气端、另一端为抽气端，其容器壁上沿气体流通方向设有一排测压口；样品容器置于环境模拟箱内、进气端与温度控制系统连通、抽气端与吸气控制量测装置连通，各测压口分别与对应的压力传感器相连。 2.如权利要求1所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述湿度控制系统包括依次连通的冷干机、干燥器和螺旋玻璃管，螺旋玻璃管的出口与样品容器进气端的气孔连通。 3.如权利要求1所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述吸气控制量测装置包括缸头、缸体、柱塞和驱动机构，缸头连接于缸体的进气端，柱塞的内端装配于缸体内、外端与驱动机构相连；驱动机构带动柱塞沿缸体运动形成负压以吸气。 4.如权利要求3所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述缸头为圆柱头，其内端面上设有环形槽，其内设有相互连通的轴向孔和径向孔，轴向孔的外端设有接头、内端位于环形槽内，径向孔的外端设有放气阀；所述缸体的一端插入环形槽内固接，装配面上设有密封圈。 5.如权利要求4所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述缸体外对应缸头的内端面位置处设有压环。 6.如权利要求3所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述柱塞的轴向中心设有螺纹孔。 7.如权利要求6所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述驱动机构包括丝杆、轴承座、电机和转速传感器，丝杆的一端通过轴承座与电机的输出轴相连、另一端螺纹连接于柱塞的螺纹孔内，电机驱动丝杆转动使柱塞丝杆轴向运动；转速传感器设置于电机外测量电机转速。 8.如权利要求6所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述缸体上设有用于测量所述柱塞行程的位移传感器，位移传感器的可动电刷与柱塞相连，精确测量出柱塞位移量。 9.如权利要求1所述的非饱和冻土的气透性测试系统，其特征在于：所述样品容器包括有机玻璃筒和有机玻璃板，有机玻璃筒为圆柱形筒体，其两端均设有通孔，其外壁沿轴向设有一排测压口；有机玻璃板为圆板，其上均布有多个气孔，两块有机玻璃板沿轴向设置于有机玻璃筒内，使有机玻璃板与有机玻璃筒端板之间间隙区域形成气体缓冲带，两有机玻璃板之间区域用于盛装试样；所述环境模拟箱为恒温制冷培养箱，其内盛装有冷冻液，螺旋玻璃管和样品容器置于环境模拟箱的冷冻液中，并在螺旋玻璃管和样品容器之间的进气管道上以及样品容器两端的冷冻液中设有温度计，以便控制温度。 10.一种非饱和冻土的气透性测试方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-9中任意一项测试系统为工具，包括以下步骤： (1)、配制冻土试样，将冻土置于样品容器内； (2)、设定环境模拟箱温度，将样品容器置于其内； (3)、安装测压系统，将各压力传感器分设于对应的测压位置； (4)、启动吸气控制量测装置，吸取外部空气，外部空气经温湿度控制系统调节温湿度后进入样品容器内穿过冻土试样； (5)、当各压力传感器之间的差值变化趋于稳定时，开始量测； (6)、根据各压力传感器测得气压求得压力梯度、气压力差，由吸气控制量测装置测控渗气量，根据达西公式求得渗透系数Ka；其中Ia为驱动气流动的压力梯度，Ta为气渗流的时间，A为试样截面积，L为试样的长度，Δua为气流动的气压力差，Va为气流动的速度，Qa为渗气量。
所属类别：	发明专利