[发明专利]一种三轴试验土样饱和装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于油田勘察装置，具体涉及一种三轴试验土样饱和装置和方法。

背景技术

当今，有些油田位于黄土高原区，该黄土高原区的黄土主要由粉质粘土、粉土组成，每年产建任务重，勘察工作量大。勘察工作经常需要做各种三轴剪切试验，采用现有的设备和方法，三轴剪切试验耗时长，工序复杂，尤其样品制备中的土样饱和费时。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种三轴试验土样饱和装置和方法，采用该装置和方法能大大缩短样品饱和时间，提高三轴剪切工作效率，推广应用前景良好。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种三轴试验土样饱和装置，包括设有一的上开口的外圆柱形桶体；盖合于所述外圆柱形桶体的上开口上的桶盖；位于所述外圆柱形桶体内的内空心圆柱体；所述外圆柱形桶体具有一桶底板，所桶底板的上表面向下凹设一凹槽；所述内空心圆柱体由一圆柱形筒壁和盖设于所述圆柱形筒壁上方的内顶板组成，所述圆柱形筒壁的下端面位于所述凹槽内。

优选的，所述外圆柱形桶体包括外桶壁；所述外桶壁设有一段内螺纹；所述桶盖包括一外顶板；所述外顶板由其下表面还向下延伸一圆环部；所述圆环部外侧设有一段外螺纹，所述外螺纹与所述外桶壁的内螺纹配合。

优选的，所述桶底板的中间位置开设一第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的轴线与所述外圆柱形桶体的轴线同轴。

优选的，所述凹槽的轴线也与所述外圆柱形桶体的轴线同轴，且所述凹槽连通所述第一螺纹孔。

优选的，所述桶盖包括一外顶板；所述外顶板上在不同位置处设有多个第二螺纹孔。

优选的，所述外顶板由其下表面的中心处向下设有一中空的凸起部；该凸起部连通三个第二螺纹孔中处于中间的那个第二螺纹孔。

优选的，所述凸起部具有一凸起底板；所述凸起底板上设有多个第二通孔。

优选的，该装置整体由有机玻璃制成。

本发明的另一目的，提供一种三轴试验土样饱和方法，包括以下步骤，

步骤1：在饱和试样前，先计算土样的饱和含水量，接着称重土样，然后在土样顶部和底部分别放上滤纸和透水石，将放上滤纸和透水石的土样用橡皮膜裹好，土样顶部和底部分别预留部分长度的橡皮膜，再称总重；

步骤2：装样时，先将土样顶部预留的橡皮膜套在桶盖的凸起部上，再用橡皮圈箍在凸起部外面；然后将土样底部预留的橡皮膜套在内空心圆柱体上，同样用橡皮圈箍紧内空心圆柱体外面；至此，土样已和饱和装置的桶盖和内空心圆柱体连成了一体，最后将此整体旋进饱和装置里底部带有凹槽的外圆柱形桶体的内桶壁中，保证外圆柱形桶体和内空心圆柱体中心线在同一条线上；

步骤3：土样装好后，将整个饱和装置放在一个侧壁开孔的圆环上，在装置的所有螺纹孔处都接上快速接口，然后在外圆柱形桶体的桶底板中心的快速接口处插上管子，将此管子从支撑整个装置的圆环的侧壁的孔里拿出来，并连接在一个抽气泵上；至此，饱和前的所有准备工作做完；

步骤4： 接下来，开始饱和土样；先用二氧化碳进行饱和，将准备好的二氧化碳发生器连接在桶盖外顶板中心的快速接口上，调好进气速度，一边进气一边用抽气泵抽，此过程进行一个小时；二氧化碳饱和完后，在桶盖外顶板中心的快速接口换上有水头压力的管子，将抽气泵换成抽水泵，调好进水速率，开始水头饱和，水头饱和的过程中隔一段时间用抽水泵抽一下，此过程重复进行24小时；

步骤5：等所有的饱和过程完成后，将裹有橡皮膜的土样从装置上拆下来，称重，与饱和前的总质量对比，并减去透水石的吸水量，计算土样实际的增重量，再与之前计算的土样饱和含水量对比，看土样实际的增水量是否已经大于计算的土样饱和含水量，若大于等于，则可以接着进行此饱和土样的三轴试验，若小于，则按以上步骤继续进行土样的饱和过程，直至土样实际的增水量大于计算的土样饱和含水量后，再上三轴仪进行此饱和土样的三轴试验。

本发明的有益效果：

1、此饱和装置结构简单、轻巧、携带方便。

2、相比之前的饱和装置，此饱和装置一次只饱和一个土样，可以一边饱和土样一边做三轴试验，其结果更及时准确。

3、此饱和装置可以将二氧化碳饱和、水头饱和及抽真空饱和方法组合起来使用，其饱和更快速，饱和度也更高。经过试验，尤其是前期二氧化碳饱和的使用，将土样里的很多小气泡赶走，对土样最后的饱和度高低起着很重要的作用。