[发明专利]高压实膨润土非饱和渗透系数测量用渗透仪及测量系统

说明书

本发明涉及一种高压实膨润土非饱和渗透系数测量用渗透仪及测量系统，渗透仪包括由特氟龙材质制成的厚壁试样套筒、入水端盖块和出水端盖块以及由包括厚壁试样套筒、入水端盖块、出水端盖块和附加件制成的附加件；测量系统包括核磁共振分析仪、持续注水机构以及渗透仪，试验时，将装有试验土样的渗透仪置于核磁共振分析仪的射频线圈中，所述的持续注水机构与入水孔连接，用于在注水端空气排出后，提供渗透水压。与现有技术相比，本发明适应于采用核磁共振技术量测高压实膨润土非饱和渗透系数的技术要求，包括能承受较大的膨胀力，维持膨润土试样在水渗流过程中的体积恒定，且采用特氟龙和石英砂等材料等，可避免装置本身对核磁信号的影响。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，涉及一种高压实膨润土非饱和渗透系数测量用渗透仪及测量系统。

背景技术

非饱和土在自然界广泛分布，许多工程问题都涉及到非饱和土的渗流分析。实验室常常采用瞬时截面法量测非饱和土的渗透系数。瞬时截面法的困难之处在于截面质量含水率(吸力)的测定。随着核磁共振技术的快速发展和广泛应用，核磁共振技术逐渐开始应用于非饱和土渗透技术的量测中，是一种能快速、无损检测非饱和土样渗透系数的新方法，具有不影响渗流形态、缩小试样尺寸、缩短试验周期等优点。然而，在核磁共振测量时，主磁场的均匀性对结果影响较大，因此，在试验时不能出现对磁场影响较大的易磁化物质如磁铁或铁磁性物质，避免主磁场受到外加磁场干扰变得不均匀。

当将核磁共振技术应用于量测具有较大膨胀力或膨胀变形的试验材料(如高压实膨润土)的非饱和渗透系数的试验时，需要将试样置入具有一定刚度的恒体积渗透仪，以限制试样在渗透试验过程中的膨胀变形。传统的非饱和土渗透仪多用铁磁性金属材料(不锈钢等)加工成型，但因铁磁性材料会影响核磁共振信号的识别和采集，从而不适用于核磁共振技术测量高压实膨润土非饱和渗透系数的试验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压实膨润土非饱和渗透系数测量用渗透仪及测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压实膨润土非饱和渗透系数测量用渗透仪，包括：

厚壁试样套筒，内腔用于放置试验土样，

入水端盖块，连接于厚壁试样套筒的一端，具有分别与厚壁试样套筒内腔连通的入水孔和排气孔，

出水端盖块，连接于厚壁试样套筒的另一端，具有与厚壁试样套筒内腔连通的出水孔，

附加件，由两个石英砂透水石组成，试验时分别置于试验土样与入水端盖板之间以及试验土样与出水端盖块之间；

所述的厚壁试样套筒、入水端盖块及出水端盖块均为特氟龙材质。

本发明采用特氟龙材料加工制作恒体积非饱和土渗透仪的厚壁试样套筒、入水端盖块及出水端盖块，以消除对核磁信号的干扰影响。采用的石英砂透水石可允许水从入水孔流入、空气从排气孔排出，但能在膨润土遇水水化发生膨胀的情况下限制膨润土颗粒挤出渗透仪，以保持试样的恒体积状态，构成透水石的石英砂材料也不会对核磁信号产生干扰影响。

优选地，所述的入水端盖块和出水端盖块分别与厚壁试样套筒通过螺纹连接。一般地，在厚壁试样套筒上设置外螺纹，在入水端盖块和出水端盖块上设置内螺纹。

优选地，所述的厚壁试样套筒呈圆筒状，厚壁试样套筒的外径和内腔直径之比为2，以使渗透仪主体具备较大的刚度，入水端盖块和出水端盖块的厚度与试样套筒(1)的壁厚相同，以使得盖块具有较大的刚度。

渗透仪主体结构具有足够大的刚度，在试样水化产生较大膨胀力的情况下，渗透仪主体结构不会发生显著变形，从而维持高压实膨润土试样在水渗流过程中的体积恒定。

优选地，所述的石英砂透水石的横截面与厚壁试样套筒的内腔横截面相匹配。