[发明专利]一种冻土样品的制备和测量装置及其方法

权利要求书

1.一种冻土样品的制备和测量装置，其特征在于：该装置包括冻土样品制备单元、渗透参数测量单元、热学参数测量单元；冻土样品制备单元包括压力室(1)、围压加载腔(2)、橡皮筒(4)、旋转台(5)、控温室(6)，样品(3)放入橡皮筒中，橡皮筒在压力室的中间处，橡皮筒和压力室之间构成围压加载腔，围压加载腔内充满防冻液体并与恒速恒压泵连接，旋转台与压力室连接并带动压力室旋转，控温室作为该冻土样品的制备和测量装置的外围并控制该装置的温度；渗透参数测量单元包括气体流量计(9)、进气口(10)、出气口(11)、压力传感器，压力室的进口和出口均连接气体流量计，进气口、出气口分别连接进口和出口的气体流量计，进气口、出气口处还分别设有压力传感器(13)；热学参数测量单元包括加热器(7)、控温器、温度传感器(8)、温压传感器(12)，加热器连接控温器，温度传感器在样品的端部截面呈环状分布，温压传感器沿样品的长度分布。

2.根据权利要求1所述的冻土样品的制备和测量装置，其特征在于：所述加热器是环状绕丝，所述温度传感器是铂电阻丝。

3.根据权利要求1所述的冻土样品的制备和测量装置，其特征在于：所述样品是若干个不同含水饱和度的土体样品。

4.一种采用根据权利要求1所述的冻土样品的制备和测量装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备样品：将样品沿橡皮筒侧壁放置，并布置加热器、控温器、温度传感器，在围压加载腔内注入防冻液体，利用恒速恒压泵加载围压，然后开启控温室对样品进行降温，同时启动旋转台，保证水分在样品孔隙中的均匀分布，保持2-3天，并记录温度数据；

(2)测量渗透参数：将与步骤(1)温度相等的冷冻气体以指定压力从进气口注入样品，记录进出气口压力和进出气口流量，同时观测温压传感器，获得压力扩展前锋数据，从而根据达西定律计算渗透率；

(3)测量热学参数：停止围压加载并抽空防冻液体，使样品隔热，然后开启加热器、控温器，控制加热温度高于样品温度且低于0℃，保证样品中冰不受扰动，记录温度传感器的温度，同时观测温压传感器，获得温度扩展前锋数据，从而根据傅立叶热传导定律计算热传导系数和热扩散系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的指定压力小于等于围压。