[发明专利]一种可置换溶液的温控渗透固结试验系统及试验方法

说明书

本发明提供一种可置换溶液的温控渗透固结试验系统及试验方法，用于对土样进行温控渗透固结试验，试验系统包括：试验台，试验台上设置有保温箱，保温箱内设置有固结容器，固结容器内设置土样；保温箱的外侧设置有水浴循环盒；固结容器的外壁上设置有第一温度传感器；温控水浴装置，温控水浴装置通过输出管以及回流管与水浴循环盒连通；其中，输出管用于将温控水浴装置内预设温度的冷浴液输入至水浴循环盒，回流管用于将水浴循环盒内的冷浴液输入至温控水浴装置内；渗透测试组件，渗透测试组件与固结容器连接。本发明设计合理，结构简单，操作方便，可实施饱和土的溶液置换、温控固结和渗透试验。

技术领域

本发明属于土工试验技术领域，特别涉及一种可置换溶液的温控渗透固结试验系统及试验方法。

背景技术

随着全球能源需求持续增长，陆域和浅海油气资源开发渐趋饱和，世界范围的油气资源开发正从陆域和浅海转向深海，使得深海工程活动日益频繁。由于深海沉积物赋存在海底，温度可低至0℃以下，而海底输油管线的热传导作用，可使周围土层温度达到20°以上，故需要进行温度控制。而由于深海沉积物处于一定盐分的环境中，一方面若进行重塑会破坏其原始微结构，另一方面简单将土样置于研究盐分环境中不能将土体被所需不同盐度的孔隙水完全饱和，故进行化学淋滤来制备不同盐分试样，然后进行温度控制的一维压缩试验与渗透试验，以研究热-化学耦合作用对深海沉积物的一维压缩特性和渗透特性影响很有必要。传统固结仪无法进行可控温度的固结试验，而传统渗透仪无法进行不同温度和压力条件下的渗透试验。

也即，对于深海沉积物力学和水力试验研究而言，现有技术通过固结仪和渗透仪进行试验，但是仍存在固结温度不可控以及无法进行热力耦合作用下的渗透试验。

可见，对于深海沉积物试验研究而言，如何克服上述技术困难，提供一种可以在不同温度和压力条件下进行渗透试验以及固结试验条件，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供的一种可置换溶液的温控渗透固结试验系统，以至少解决上述技术问题；

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种可置换溶液的温控渗透固结试验系统，用于对土样进行温控渗透固结试验，所述试验系统包括：试验台，所述试验台上设置有保温箱，所述保温箱内设置有固结容器，所述固结容器内设置所述土样；所述保温箱的外侧设置有水浴循环盒；所述固结容器的外壁上设置有第一温度传感器；温控水浴装置，所述温控水浴装置通过输出管以及回流管与所述水浴循环盒连通；其中，所述输出管用于将所述温控水浴装置内预设温度的水浴液输入至所述水浴循环盒，所述回流管用于将所述水浴循环盒内的水浴液输入至所述温控水浴装置内；渗透测试组件，所述渗透测试组件与所述固结容器连接。

在第一方面中，所述固结容器包括：底座，所述底座为筒状；环刀，所述环刀设置在筒状的所述底座内，所述环刀内设置所述土样；第一透水石和第二透水石，所述第一透水石位于所述土样的上部，所述第二透水石位于所述环刀的下部；试样帽，所述试样帽设置在所述土样上部。

在第一方面中，所述固结容器还包括止水胶圈和固定环套；所述环套通过螺旋杆设置在所述底座上部，所述止水胶圈设置在所述固定套环和所述底座之间。

在第一方面中，所述渗透测试组件包括水头管、第一水管、第二水管、第三水管和第四水管；所述水头管的出口连通所述第三水管的一端，所述第三水管的另一端通过三通阀连通外部；所述三通阀还连通所述第一水管的一端，所述第一水管的另一端连通所述第二透水石的一侧；所述第二水管的一端通过一二通阀连通所述第二透水石的另一侧；所述第四水管的一端连通所述二通阀，所述第四水管的另一端连通外部。

在第一方面中，所述渗透测试组件还包括水头刻度标尺；所述水头刻度标尺上的刻度线方向与所述水头管的深度方向相一致。

在第一方面中，所述温控水浴装置包括：密封壳体；所述密封壳体内用于容纳循环液；制冷器和制热器，所述制冷器和所述制热器设置在所述密封壳体内；循环泵，所述输出管与所述循环泵连接。