[发明专利]一种热-化耦合超低渗膨胀性土样快速饱和装置

说明书

本发明提出一种热‑化耦合超低渗膨胀性土样快速饱和装置，包括饱和装置、温控系统、注水系统、水盐转换系统、注压系统和液体收集装置。饱和装置包括顶盖、底座、两个可拆卸的半圆形试样腔室、固定外壁，通过顶盖和底座分别与液体收集装置和溶液槽相连；温控系统内部可放置饱和装置；注水系统包括气动泵、减压阀、溶液槽，溶液槽通过管道三通与注压系统和饱和装置底座相连。本发明能够实现在不同温度和化学溶液条件下对低渗透性、膨胀性土样的快速饱和，可实现试样的完整、高质量、快速脱模，并可通过设置注压大小实现对不同材料饱和时间的控制，能大幅减少土工试验中饱和土样所需的时间，提高试验效率，满足不同条件的使用需求。

技术领域

本发明属于土工试验仪器设备技术领域，具体涉及一种热-化耦合超低渗膨胀性土样快速饱和装置。

背景技术

膨胀土、膨润土及膨胀性粘土等常具有超低渗透性。一方面，常被广泛用作核废料地质处置库、CO₂地质封存、地热能利用、坝芯和垃圾填埋场等隔渗设施；另一方面，滑坡等地质灾害问题同样涉及大量的低渗透性、膨胀性土体。开展饱和超低渗膨胀性土体的物理力学性质研究是室内土工试验的重要内容，尤其是在核废料处置库、CO₂地质封存等研究中，还不可避免地需要考虑热-化作用的影响。实现温度、化学控制条件下、超低渗膨胀性土样的快速饱和是需要解决的一项重要问题。

目前，室内饱和试验装置大多采用从试样上、下端面注水的方式，对超低渗透性土样进行饱和。显然，该方法饱和时间过长，且大多无法考虑温度(热)、化学(化)耦合影响；此外，因饱和低渗土样高质量脱模难以解决。

因此，亟需开发一种新型热-化耦合的超低渗膨胀性土样快速饱和装置，以实现考虑温度(热)、化学(化)耦合作用的、超低渗膨胀性土样的可拆卸脱模的快速、高效饱和。

发明内容

本发明提供了一种热-化耦合的超低渗膨胀性土样快速饱和装置，其目的是为了解决现有饱和装置存在的满足热-化耦合条件、耗时过长、拆样困难、试验成本高、工作量大等问题。

为了达到上述目的，提供了一种超低渗膨胀性土样热-化耦合的快速饱和装置。包括：

饱和装置、温控系统、注水系统、水盐转换系统、注压系统、液体收集装置和管路系统。

所述试饱和装置包括顶盖、底座、两个可拆卸的半圆形试样腔室、固定外壁；所述顶盖侧面和顶面分别设有注水通道，所述底座侧面设有两个注水通道，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室外部设置溶液腔室，所述溶液腔室上设有溶液通道，所述溶液腔室表面设有饱和小孔，所述固定外壁将两个可拆卸的半圆形试样腔室密封起来；所述温控系统可将饱和装置内置其中；所述注水系统包括气动泵、减压阀、溶液槽，所述溶液槽上部和底部分别设置有预留孔，所述溶液槽通过所述减压阀与所述气动泵相连；所述水盐转换系统包括水盐转换器、压力表，所述水盐转换器顶面和底面均设有预留孔，所述水盐转换器与所述压力表相连；所述注压系统包括压力/体积控制装置、数据监测装置；所述液体收集装置用于收集所述饱和装置中排出的废液。

其中，所述饱和装置包括顶盖、底座、两个可拆卸的半圆形试样腔室、固定外壁，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室通过嵌套结构与所述顶盖和所述底座相连，所述固定外壁用于密封所述两个可拆卸的半圆形试样腔室，并固定在所述两个可拆卸的半圆形试样腔室外，所述饱和装置通过所述顶盖和所述底座上预留的螺栓孔进行固定。

其中，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室，可拼合成一个完整的圆形试样腔室，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室内部用于放置土样，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室外部设有溶液腔室，所述溶液腔室用于放置用于饱和试样的溶液，所述溶液腔室之间通过溶液通道相连，所述两个可拆卸的半圆形试样腔室内表面设有贯穿的饱和小孔与所述溶液腔室相连，所述用于饱和试样的溶液通过所述饱和小孔进入两个可拆卸的半圆形试样腔室内部。