一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，样品室内密封岩土体样品，含水率测试仪和热参数测试仪沿水平方向插入岩土体样品内，且含水率测试仪和热参数测试仪均指向岩土体样品的轴心，含水率测试仪测试岩土体样品的含水率，热参数测试仪测试岩土体样品的热物性参数，样品室的上端连通脱湿装置，脱湿装置向样品室内通入干燥气体并施加压力，岩土体样品内的水分在压力和干燥双重作用下逐渐排出，岩土体样品的含水率和热物性参数逐渐改变，含水率测试仪和热参数测试仪持续测试岩土体样品的含水率和热物性参数进而得到岩土体样品的含水率和热物性参数之间的关系。本发明专利技术实现多孔岩土体不同含水率情况下热物性参数的动态测量过程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统
本专利技术涉及多孔岩土体的脱湿技术，尤其涉及一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统。
技术介绍
现如今，多孔岩土体的脱湿技术已经越来越得到广泛的应用，尤其在岩土体的相关科学研究领域中，为各项试验提供了良好的基础保障。准确可靠的脱湿技术能够确保最终的结果的精确度并且使得试验过程的便捷性。研究表明，多孔岩土体含水率的连续性变化将会直接影响到岩土体的某些力学物理性质，已经成为岩土体性质研究中不可忽略的重要因素，例如岩土体含水率在不断地变小的过程中其抗剪强度也会呈现规律性的变化。但，传统的测量含水率的方式主要是采用烘干法获取相关参数，操作麻烦并且不是针对同一样品，误差较大，可信度并不是特别高。热物性作为岩土体一项重要的热物理性质，是盆地沉积层、岩石圈热结构和沉积盆地热历史恢复和盆地热模拟方面的研究中必不可少的基本数据，它对盆地油气生成、资源评价具有重要作用。在地源热泵系统的安装中，岩土体的热物性是设计和使用中所考虑的重要参数，如果没有准确的热物性参数，就直接导致热泵系统涉及过大导致资源的浪费，成本大大提高，拟设计过小导致运行机组的不稳定，影响其使用寿命。与此同时在地铁、隧道、核反应堆填埋等重大地质工程中都根据热物性参数来评估周围岩土体与地质工程体之间热交换效率。因此进行岩土体的热物性研究具有重要的意义。另外，关于含水率和热物性参数的测定主要是采用静态的测量，无法将动态的测定不同含水率情况下热物性参数。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种将脱湿技术与岩土体热物性参数测试有机的结合在一起，动态测量可控含水率多孔岩土体的热物性参数，进而研究含水率与热物性参数之间的关系，且含水率测量准确度高的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统。本专利技术的实施例提供一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，包括一样品室、脱湿装置、含水率测试仪和热参数测试仪，所述样品室内密封岩土体样品，含水率测试仪和热参数测试仪沿水平方向插入岩土体样品内，且含水率测试仪和热参数测试仪均指向岩土体样品的轴心，所述含水率测试仪测试岩土体样品的含水率，所述热参数测试仪测试岩土体样品的热物性参数，所述样品室的上端连通脱湿装置，所述脱湿装置向所述样品室内通入干燥气体并施加压力，所述岩土体样品内的水分在压力和干燥气体的双重作用下逐渐排出，所述岩土体样品的含水率和热物性参数逐渐改变，所述含水率测试仪和热参数测试仪持续测试岩土体样品的含水率和热物性参数进而得到岩土体样品的含水率和热物性参数之间的关系。进一步，所述脱湿装置包括空气压缩机和干燥管，所述干燥管连通样品室和空气压缩机，所述空气压缩机产生的气体经干燥管干燥得到干燥气体，所述干燥气体进入样品室内，并在样品室内通过压力和干燥气体的双重作用使岩土体样品内的水分逐渐排出。进一步，所述空气压缩机和干燥管间设有一压力表，所述压力表和干燥管间设有一阀门，所述压力表实时显示样品室内的压力大小，根据压力大小调节所述阀门控制样品室内的脱湿进程及强度。进一步，所述空气压缩机、干燥管和样品室之间均通过导管连通。进一步，所述样品室的下端连通一脱湿测量装置，所述岩土体样品排出的水分进入脱湿测量装置，并通过所述脱湿测量装置测得所述岩土体样品排出的水分量进而得到岩土体样品的含水率，验证所述含水率测试仪的测试结果。进一步，所述脱湿测量装置包括电子天平和锥形瓶，所述锥形瓶放置在电子天平的上方，所述岩土体样品排出的水分进入锥形瓶，通过所述电子天平称量得到岩土体样品排出的水分量。进一步，所述含水率测试仪连接含水率测试控制面板，所述热参数测试仪连接热参数测试控制面板，所述含水率测试控制面板和热参数测试控制面板均连接计算机，所述含水率测试仪和热参数测试仪将测量数据分别传输给含水率测试控制面板和热参数测试控制面板，再通过含水率测试控制面板和热参数测试控制面板传输给计算机，所述计算机对测量数据进行分析和处理。进一步，所述样品室包括底座、圆柱形室壁、上盖、螺杆、密封圈、T型密封螺丝和透水石，所述圆柱形室壁设在底座和上盖之间，所述圆柱形室壁和底座、上盖的接触处通过密封圈密封，所述圆柱形室壁的外侧设有螺杆，所述螺杆将底座和上盖固定，所述圆柱形室壁的内部下方设有透水石，所述透水石的上方放置岩土体样品，所述圆柱形室壁的中部两侧沿水平方向对称设有T型密封螺丝，所述含水率测试仪和热参数测试仪通过所述T型密封螺丝插入岩土体样品内，所述上盖和底座的中间均插入一导管，所述上盖内插入的导管连通圆柱形室壁和脱湿装置，所述底座内插入的导管连通圆柱形室壁和脱湿测量装置。进一步，所述T型密封螺丝包括T型空心螺钉和橡胶管，所述T型空心螺钉和橡胶管的形状和尺寸均相适配，所述橡胶管设在T型空心螺钉的内部，所述T型空心螺钉和橡胶管通过结构胶连接空隙，所述T型空心螺钉固定在圆柱形室壁上，所述含水率测试仪和热参数测试仪通过橡胶管插入岩土体样品内，所述橡胶管的内部尺寸与含水率测试仪和热参数测试仪的插入部分的尺寸相适配。进一步，所述螺杆通过旋紧螺帽将底座和上盖固定，所述上盖内插入的导管的内侧和外侧均通过密封螺丝固定，所述底座设有一快插口，所述底座内插入的导管通过快插口插入。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、为多孔岩土体的脱湿技术提供了一种新的方法，采用压力差与干燥气体吸湿技术实现多孔岩土体的完全脱湿；2、沿水平方向测试多孔岩土样品的中间一截面，实现了多孔岩土介质在脱水过程中所测多孔岩土介质的含水量是均匀的，为实验提供了准确依据；3、能够定量化研究土样含水率与热物性参数的关系，克服原有的只能静态测量岩土体的含水率与热物性，将动态脱湿技术合理的运用到测量热物性参数之中，拓展了热物性测量的
；4、操作方便，测试精准，测试系统操作简单易行，通过仪器测量的含水率与热物性参数准确，可以为今后的相关地质工程体研究提供更可靠的实验数据。附图说明图1是本专利技术一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统的一示意图。图2是图1中样品室的一示意图。图3是图2中T型密封螺丝的一剖视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，包括一样品室1、脱湿装置2、含水率测试仪41和热参数测试仪51，样品室1的上端连通一脱湿装置2，样品室1的下端连通一脱湿测量装置3，样品室1内密封岩土体样品11，含水率测试仪41和热参数测试仪51沿水平方向插入岩土体样品11内，且含水率测试仪41和热参数测试仪51均指向岩土体样品11的轴心，含水率测试仪41测试岩土体样品的含水率，热参数测试仪51测试岩土体样品的热物性参数，脱湿装置2向样品室1内通入干燥气体并施加压力，让岩土体样品11内的水分在压力和干燥气体的双重作用下逐渐排出，岩土体样品11排出的水分进入脱湿测量装置3，岩土体样品11的含水率和热物性参数逐渐改变，含水率测试仪41和热参数测试仪51持续测试岩土体样品11的含水率和热物性参数进而得到岩土体样品11的含水率和热物性参数之间的关系，通过脱湿测量装置3测得岩土体样品11排出的水分量进而得到岩土体样品11的含水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，包括一样品室、脱湿装置、含水率测试仪和热参数测试仪，所述样品室内密封岩土体样品，含水率测试仪和热参数测试仪沿水平方向插入岩土体样品内，且含水率测试仪和热参数测试仪均指向岩土体样品的轴心，所述含水率测试仪测试岩土体样品的含水率，所述热参数测试仪测试岩土体样品的热物性参数，所述样品室的上端连通脱湿装置，所述脱湿装置向所述样品室内通入干燥气体并施加压力，所述岩土体样品内的水分在压力和干燥气体的双重作用下逐渐排出，所述岩土体样品的含水率和热物性参数逐渐改变，所述含水率测试仪和热参数测试仪持续测试岩土体样品的含水率和热物性参数进而得到岩土体样品的含水率和热物性参数之间的关系。

【技术特征摘要】
1.一种基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，包括一样品室、脱湿装置、含水率测试仪和热参数测试仪，所述样品室内密封岩土体样品，含水率测试仪和热参数测试仪沿水平方向插入岩土体样品内，且含水率测试仪和热参数测试仪均指向岩土体样品的轴心，所述含水率测试仪测试岩土体样品的含水率，所述热参数测试仪测试岩土体样品的热物性参数，所述样品室的上端连通脱湿装置，所述脱湿装置向所述样品室内通入干燥气体并施加压力，所述岩土体样品内的水分在压力和干燥气体的双重作用下逐渐排出，所述岩土体样品的含水率和热物性参数逐渐改变，所述含水率测试仪和热参数测试仪持续测试岩土体样品的含水率和热物性参数进而得到岩土体样品的含水率和热物性参数之间的关系。2.根据权利要求1所述的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，所述脱湿装置包括空气压缩机和干燥管，所述干燥管连通样品室和空气压缩机，所述空气压缩机产生的气体经干燥管干燥得到干燥气体，所述干燥气体进入样品室内，并在样品室内通过压力和干燥气体的双重作用使岩土体样品内的水分逐渐排出。3.根据权利要求2所述的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，所述空气压缩机和干燥管间设有一压力表，所述压力表和干燥管间设有一阀门，所述压力表实时显示样品室内的压力大小，根据压力大小调节所述阀门控制样品室内的脱湿进程及强度。4.根据权利要求2所述的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，所述空气压缩机、干燥管和样品室之间均通过导管连通。5.根据权利要求1所述的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，所述样品室的下端连通一脱湿测量装置，所述岩土体样品排出的水分进入脱湿测量装置，并通过所述脱湿测量装置测得所述岩土体样品排出的水分量进而得到岩土体样品的含水率，验证所述含水率测试仪的测试结果。6.根据权利要求5所述的基于脱湿技术的多孔岩土体热物性参数测试系统，其特征在于，所述脱湿测量装置包括电子天平和锥形瓶，所述锥形瓶放置在电子天平的上方，所述岩土...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛伟，骆进，赵玉朋，张杰豪，彭慧森，黄维，杨徐，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42