[发明专利]一种基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土材料气体渗透率的测试，尤其用于岩土材料气体渗透率实验室测试效果极佳。

背景技术

岩土材料一般为多孔介质，渗透性是其基本性质之一。目前岩土材料渗透率测量根据选取的渗透介质来区分，可分为液体、气体两类，对应的测试方法分别为水压、气压测试法。采用液体作为渗透介质，由于液体粘性远大于气体，对同一测量对象测量所需压力较大，达MPa量级，较高的孔隙压力会改变材料的微观孔隙结构。以液体作为渗透介质容易与测量试样发生物理化学作用，特别是亲水介质，例如膨润土。而以气体作为渗透介质，一般采用正压测量原理，为保证试样环向侧面的密封性，要求施加围压大于测量使用正压值，至少需要达到0.1-0.2MPa，而非饱和土的抗压强度一般不超过1MPa量级，较大的围压会改变测量试样的初始孔隙结构，造成较大的试验误差。

本发明基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法，以三轴仪为基础附加气体压力和质量流量测量装置，能够实现非饱和土气体渗透率测量；该测量方法根据抽气原理，施加较小围压就能够实现试样环向侧面密封，减小了围压对试样孔隙结构的影响；本方法以三轴仪为基础，不仅能够实现气体渗透率的测量，还能研究三轴实验条件下非饱和土孔隙结构的变化规律,实现三轴实验条件下应力、应变和气体渗透率同步测量;本装置以土三轴仪为基础，附加气体渗透率测试系统，简单有效。

发明内容

本发明的目的在于：本方法提供的基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法，在三轴仪为基础附加气体压力和质量流量测量装置下得以实现。

本发明的目的是这样实现的：一种基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法，分步实施:

1)将戴密封橡胶套的试样21固定在三轴室20内的底座22上，在戴密封橡胶套的试样21的上、下顶分别布设高渗透性透水石(18);

2)在上顶的高渗透性透水石18的顶部设置加载垫块19、加载轴(17)，其中加载轴17和三轴室20安装在三轴仪上;

3)打开进水阀1向三轴室注水，直至加满关闭进水阀1，施加30-50kPa的围压;

4)预热气体质量流量控制器9或10,时间20min，并调试数据采集系统16;

5)打开真空泵13，调节阀门11至最大值，并设置气体质量流量控制器量程9或10，缓慢调节阀门8或7，进行测量，使流量达到流量计量程的0.2%；

6)缓慢打开阀门4进行测量，等待流量计和压力测量数据同时稳定后，记录数据;

7)依次关闭阀门4、8或7和11后，关闭真空泵,然后打开阀门12，等待端部压力与大气压平衡后，再关闭阀门12;

8)利用公式（1）计算气体渗透率

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