[发明专利]一种污染泥土孔隙率及渗透率试验装置及其测试方法

权利要求书

1.一种污染泥土孔隙率及渗透率试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：框架(18)、加压气缸、气体质量流量计(6)、位移传感器(5)、试样筒(17)、六通阀(12)及供气装置(14)；所述加压气缸包括：缸体(4)及活塞杆(19)；所述缸体(4)竖直固定在所述框架(18)的顶部；所述活塞杆(19)端部的活塞头连通出气管；所述出气管上设置气体质量流量计(6)；所述活塞杆(19)上设置位移传感器(5)；所述试样筒(17)设置在所述活塞杆(19)下方，所述试样筒(17)的轴线与所述活塞杆(19)的轴线重合；所述试样筒(17)通过固定座(16)固定在框架(18)的底部，试样筒(17)与固定座(16)螺纹固连，固定座(16)通过螺栓固定在框架(18)的底面，所述试样筒(17)底部连通进气管；所述进气管与排气管、第一接管(15)的一端通过三通相连；所述排气管上设置有排气管阀门；所述第一接管(15)的另一端与所述六通阀(12)的第一阀口相连；所述六通阀(12)的第二阀口与所述压力传感器(9)连通；所述六通阀(12)的第三阀口通过第二接管(11)与气体标准室(10)相连；所述六通阀(12)的第四阀口通过第一输气管连通供气装置(14)；所述第一输气管上设置有第一调压阀(13)。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：

所述试验装置还包括气缸驱动装置，所述气缸驱动装置包括:高纯氮气瓶(1)、第二调压阀(2)及电磁阀(3)；所述高纯氮气瓶(1)通过第二输气管与所述缸体(4)的气室连通；所述第二调压阀(2)设置在所述第二输气管上；所述电磁阀(3)设置在所述的第二调压阀(2)与所述缸体(4)之间。

3.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：

所述试验装置还包括电控箱(8)；所述电控箱(8)包括：第一调节旋钮、第二调节旋钮、第三调节旋钮、处理器及显示屏；所述第一调节旋钮通过逻辑电路与所述第一调压阀连通；所述第二调节旋钮通过逻辑电路与所述第二调压阀连通；所述第三调节旋钮通过逻辑电路与所述流量调节阀连通；所述处理器通过逻辑电路与所述位移传感器(5)、压力传感器(9)及气体质量流量计(6)连通；所述显示屏与所述处理器连通，用于显示所述第一处理单元以及第二处理单元的输出信息；

所述处理器包括：第一处理单元及第二处理单元；所述第一处理单元接收所述位移传感器(5)的位移信息，生成所述试样的长度信息；所述第一处理单元接收所述压力传感器(9)获得的第一设定值信息及所述试验后的压力值信息；运用波义耳定律生成所述试样的孔隙体积信息；根据所述试样的总体积信息及所述试样的孔隙体积信息生成所述孔隙率的值信息；

所述第二处理单元接收所述位移传感器的位移信息，生成所述试样的长度信息；所述第二处理单元接收所述压力传感器(9)获得的第二设定值信息及所述气体质量流量计(6)获得的所述流量值信息；所述第二处理单元根据所述试样的长度信息及截面积信息、所述出气管内压力值信息、气体粘滞系数信息、所述第二设定值信息及所述流量值信息，运用所述渗透率计算公式生成所述试样的渗透率值信息。

4.一种污染泥土孔隙率及渗透率测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：按照设计的试验方案制备试样，并使试样充分拌匀；

S2：在所述试样筒(17)内壁涂抹一层凡士林，将试样分层填装到所述试样筒(17)内，调节第二调节旋钮使所述加压气缸将试样压紧密实；

S3：通过所述位移传感器(5)测定所述活塞杆(19)压下的位移值；

S4：打开所述第四阀口，关闭所述第一阀口和所述排气管阀门，打开所述第三阀口，调节所述第一调节旋钮使试验装置内压力达到恒定，关闭所述第四阀口，并监测该压力值作为平衡前压力；

S5：缓慢打开第一阀口，使试验气体进入所述试样筒内，测定平衡后所述试验装置内压力，标定试验装置在平衡前和平衡后的容积；

S6：根据所述波义耳定律求取所述试样的孔隙体积，即平衡前所述试验装置内的容积与压力的乘积等于平衡后所述试验装置内的容积与压力的乘积，通过上述等式获得所述试样的孔隙体积；所述孔隙体积与试样的总体积的比值即为所述孔隙率的值；

S7：打开所述流量调节阀(7)，关闭所述排气管阀门，关闭所述第三阀口，打开所述第一阀口和所述第四阀口，调节所述第一调节旋钮使试验装置内压力达到恒定，测定试验中流经所述试样的流量值及所述进气管中的压力值；

S8：根据渗透率计算公式求取所述试样的渗透率。

5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于：

所述渗透率计算公式为：k为渗透率，单位为m²；P₀为出气管内压力值(即为大气压)，单位为Pa；Q为流经所述试样的试验气体流量，单位为mL/s；L为试样长度，单位为m；A为试样横截面积，单位为m²；P₁为进气管内压力值，单位为Pa；μ为气体粘滞系数，单位为μPa·s；所述试验气体流量Q通过所述气体质量流量计监测获得；所述试样的长度值等于所述试样筒台面下部的设定长度值减去所述位移值；所述进气管内压力值P₁等于所述第二设定值与大气压的和。