[发明专利]可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置及其方法

说明书

本发明提供一种可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置，通过比拟三轴土样的水头环境和建立压力室与待测样压力平衡的关系，确定了渗透系数的实现方法，采用比较法和修正的比较法实现了导热系数的直接测试。同时提供了一种可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置的实施方法。本发明效果是该装置原理鲜明，方法操作简便，实现了在同一仪器、同一土样中测定不同的物理力学参数，可用于进行土体的导热系数测试试验、饱和土的渗透系数测试试验，能够为土体水‑热‑力参数的测试提供便利。

技术领域

本发明属于土工测试计算领域，涉及一种可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置及其实施方法，可用于进行土体的导热系数试验、饱和土的渗透系数试验。

背景技术

土体孔隙结构的导水性能和导热性能，对于能源岩土工程中的能量桩和地源热泵建设具有基础作用。不同状态下土体的力学和热学性质具有显著不同，研究三轴试验中不同土体的导热系数和渗透系数，对于土力学中的多场耦合问题解决和工程问题的避免具有借鉴意义。三轴试验、渗透系数试验、导热系数试验等是确定土体力-水-热指标的常规选择，通过广泛取原状样的方式不仅浪费了人力物力，还极大考验了不同试验操作者之间的对接能力。为了减少原状样取样困难，减少设备购置成本，有必要采用集成的方式实现在同一仪器、同一土样中测定不同的物理力学参数，从而提升试验测试精度，降低土工试验中的经济投入。

发明内容

1、本发明的目的

本发明提供一种可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置及其实施方法，以实现在同一仪器、同一土样中测定不同的物理力学参数。

2、本发明所采用技术方案

本发明提供了一种可测定导热系数和渗透系数的三轴试验装置，压力室、加载杆、特殊功能加载帽、试样底座、上透水石、下透水石、橡皮膜包裹土样、围压控制设备、温度采集设备，所述特殊功能加载帽，将微型测温探头、微型土样测温探头、压力室测温探头测得的数据通过测温数据线传输至温度采集设备；微型土样测温探头穿过从上至下依次设置的稳压水仓、水压帽、精细透水盖板、上透水石后，置于橡皮膜包裹土样中，供水管与稳压水仓相连接；压力室测温探头置于特殊功能加载帽上部；微型测温探头置于稳压水仓上部；调节围压温度的围压控制设备，在橡皮膜包裹土样的上下端放置透水石，将放置有透水石的橡皮膜包裹土样置于压力室内的试样底座上，将特殊功能加载帽置于橡皮膜包裹土样上透水石的上部，将加载杆与特殊功能加载帽的上端相连接，通过围压控制设备将压力室中注满水。

更进一步，所述试样底座内置有排水管、围压管、循环围压管、围压传感器、流体压强传感器；将围压控制设备分别与围压管、围压传感器相连接。

更进一步，还包括水量计量设备、反压控制设备，将水量计量设备与特殊功能加载帽的供水管相连接，将反压控制设备分别与流体压强传感器、排水管相连接，将循环围压管与围压控制设备相连接。

更进一步，特殊功能加载帽中微型测温探头为2个，对称置入特殊功能加载帽内部；微型土样测温探头为2个，对称穿过上透水石。

本发明提出了一种可测定导热系数的三轴试验方法，按照如下步骤：

1)如上述的三轴试验装置，与压力室连通的围压管和循环围压管调节压力室中的液体温度，使压力室中液体的温度与橡皮膜包裹土样的温度存在2℃～5℃的温度差；

2)温度采集设备记录压力室测温探头的温度值；

3)利用温度采集设备记录特殊功能加载帽中左侧微型测温探头和右侧的微型测温探头温度值，并分别记为T_L、T_R；利用温度采集设备记录橡皮膜包裹土样中左侧的微型土样测温探头和右侧的微型土样测温探头的温度值，并分别记为T_sL、T_sR；