[发明专利]实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置及方法

权利要求书

1.一种实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，包括核磁共振系统、温度控制系统和补水系统，所述核磁共振系统包括核磁共振主机(1)，放置于核磁共振主机(1)的检测舱内的核磁线圈(8)，所述核磁线圈(8)为两端均开口的圆筒状，核磁线圈(8)的两端均设置有可拆卸的端盖(4)，所述核磁线圈(8)的内壁上设置有保温层(9)，所述保温层(9)的内部设置有样品室(2)，所述温度控制系统包括计算机(20)、数据采集模块(18)、冷却器(7)和温度控制器(19)，所述冷却器(7)的数量为两个，两个所述冷却器(7)对称安装在位于核磁线圈(8)两端的端盖(4)内侧，两个所述冷却器(7)上均连接有用于向冷却器(7)内通入循环冷却液的高低温液浴槽(5)，冷却器(7)和与其连接的高低温液浴槽(5)之间通过硅胶管(3)连接，所述冷却器(7)和保温层(9)上均安装有用于测量样品室(2)内温度的温度传感器(6)，所述温度传感器(6)的输出端与数据采集模块(18)的输入端连接，所述数据采集模块(18)和温度控制器(19)均与计算机(20)相接；所述补水系统包括持水器(11)、恒温箱(12)和导水软管(13)，所述持水器(11)设置于样品室(2)内且与样品(10)的一侧相接触，持水器(11)远离样品(10)的一端设置有出水口(17)，所述持水器(11)包括持水器本体，所述持水器本体由左右对接的实心圆柱体(11-1)和空心圆柱体(11-2)组成，所述实心圆柱体(11-1)内沿持水器本体轴向设置有多个与空心圆柱体(11-2)相连通的毛细通道(11-3)，所述空心圆柱体(11-2)远离实心圆柱体(11-1)的端部设置有盖板(11-4)，所述出水口(17)设置于盖板(11-4)上，且出水口(17)与空心圆柱体(11-2)内部相连通，所述导水软管(13)呈水平盘旋状设置于恒温箱(12)内，且导水软管(13)的一端穿出恒温箱(12)并穿过端盖(4)和冷却器(7)与所述出水口(17)连接；所述冷却器(7)远离端盖(4)的一端设置有凹槽(16)，冷却器(7)的另一端设置有冷却液进液管(14)和冷却液出液管(15)。

2.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述实心圆柱体(11-1)、空心圆柱体(11-2)和盖板(11-4)为一体式结构。

3.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述端盖(4)上开设有供冷却液进液管(14)和冷却液出液管(15)穿出的通孔。

4.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述冷却液为氟化液，所述温度传感器(6)为光纤温度传感器。

5.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述核磁共振主机(1)的磁场强度为0.3T。

6.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述导水软管(13)上设置有刻度。

7.按照权利要求1所述的实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的装置，其特征在于，所述保温层(9)为海绵状聚四氟乙烯保温层。

8.一种利用如权利要求1所述装置实时监测冻融过程中岩土体内部水分迁移的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、拆下核磁线圈(8)一端的冷却器(7)和端盖(4)，将样品(10)水平放置于样品室(2)内使样品(10)需补水的一端位于核磁线圈(8)开放的一侧，然后将内部注水的持水器(11)置于样品(10)需补水的一端，使持水器(11)的实心圆柱体(11-1)端部与样品(10)相接触，调整持水器(11)内的液面高度与样品(10)需补水的一端高度平齐，再将拆下的冷却器(7)和端盖(4)安装好；

步骤二、启动核磁共振系统、温度控制系统和计算机(20)，在计算机(20)上设定样品室(2)的起始测试温度和温度变化曲线，温度控制器(19)根据计算机(20)设定的起始测试温度和温度变化曲线控制高低温液浴槽(5)内冷却液的温度，高低温液浴槽(5)内的冷却液循环泵入冷却器(7)中，对样品室(2)的温度进行控制，温度传感器(6)将测量的样品室(2)内的实时温度反馈给数据采集模块(18)，数据采集模块(18)将采集的实时温度的数据传输给计算机(20)，计算机(20)对样品室(2)的温度进行动态调整，调节恒温箱(12)的温度与样品(10)需补水的一端温度相同；

步骤三、待样品室(2)内的温度达到起始测试温度时，开始对样品室(2)内的样品(10)进行核磁共振检测，利用一维频率编码序列，检测样品(10)在不同层面的流体分布信息；待样品室(2)内的温度按设定的温度变化曲线变化完成后，检测完成。