[发明专利]温度-吸力-渗透-应力耦合多功能固结系统及其操作方法

权利要求书

1.一种温度-吸力-渗透-应力耦合多功能固结系统，其特征在于，包括依次连接的固结装置(1)、数据采集装置(2)、压力控制装置(3)、温度控制及监测装置(4)、剪切波发送及接收装置(5)和计算机(6)；

所述的固结装置(1)包括上盖(1-1)、有机玻璃筒壁(1-2)、底座(1-3)、支撑轴(1-4)、上导向座(1-5)、中心杆(1-6)、连接帽(1-7)、竖向孔压传感器(1-11)、下导向座(1-12)、无摩擦隔膜(1-13)、内环(1-16)、外环(1-18)、不锈钢筒(1-19)、侧向孔压传感器(1-20)、环形透水石(1-21)和陶土板(1-22)；

所述的有机玻璃筒壁(1-2)固定连接在上盖(1-1)和底座(1-3)之间，不锈钢筒(1-19)位于有机玻璃筒壁(1-2)的内部，不锈钢筒(1-19)固定连接在上盖(1-1)和底座(1-3)之间；所述的不锈钢筒(1-19)与有机玻璃筒壁(1-2)、上盖(1-1)和底座(1-3)形成外部腔体(1-17)；

无摩擦隔膜(1-13)上端固定在上盖(1-1)与不锈钢筒(1-19)的连接处，无摩擦隔膜(1-13)位于不锈钢筒(1-19)的内部，无摩擦隔膜(1-13)与上盖(1-1)形成密封腔体；

中心杆(1-6)通过上导向座(1-5)和下导向座(1-12)固定在上盖(1-1)的中心位置，且中心杆(1-6)的顶部固定有连接帽(1-7)，中心杆(1-6)下部与无摩擦隔膜(1-13)的底部中心相连接；

所述的中心杆(1-6)为贯通的中空结构，内部设有第一通道(1-31)；

所述的无摩擦隔膜(1-13)为变直径伸缩膜片，侧壁采用波浪形结构；

侧向孔压传感器(1-20)安装在不锈钢筒(1-19)内，并穿过内环(1-16)和外环(1-18)，与试样(1-15)相接触；

所述的压力控制装置(3)包括竖向压力体积控制器(3-1)、反压体积控制器(3-2)、渗透压力体积控制器(3-3)和气压控制器(3-4)；

所述的竖向压力体积控制器(3-1)、反压体积控制器(3-2)和气压控制器(3-4)分别与固结装置(1)上的第五通道(1-36)、第六通道(1-32)和第七通道(1-33)相连接；第七通道(1-33)上安装有第五高压球阀(1-34)，第六通道(1-32)上安装有第四高压球阀(1-35)；

剪切波发送及接收装置(5)包括剪切波发送及放大装置、剪切波发射弯曲元(5-2)和剪切波接收弯曲元(5-3)；

所述的温度控制及监测装置(4)包括水浴箱、第一温度传感器(4-2)、第二温度传感器(4-4)、水浴循环铜管(4-3)和隔热保温材料(4-5)，所述的隔热保温材料(4-5)包裹在有机玻璃筒壁(1-2)的外部，使外部腔体(1-17)构成一个恒温腔；

所述的水浴循环铜管(4-3)位于外部腔体(1-17)内，并紧贴不锈钢筒(1-19)；第二温度传感器(4-4)位于外部腔体(1-17)内；第一温度传感器(4-2)固定在底座(1-3)上，并位于试样(1-15)内。

2.根据权利要求1所述的温度-吸力-渗透-应力耦合多功能固结系统，其特征在于，所述的不锈钢筒(1-19)的下部侧壁内嵌有内环(1-16)和外环(1-18)，内环(1-16)位于外环(1-18)的内部，试样(1-15)位于内环(1-16)中，试样(1-15)和无摩擦隔膜(1-13)之间放置有透水石(1-14)。

3.根据权利要求1所述的温度-吸力-渗透-应力耦合多功能固结系统，其特征在于，所述的底座(1-3)从中心到试样(1-15)边界位置依次安装陶土板(1-22)和圆环形透水石(1-21)，且陶土板(1-22)和圆环形透水石(1-21)与底座(1-3)之间分别设置第一储水空腔(1-24)和第二环形储水空腔(1-23)，第一储水空腔(1-24)分别与第二通道(1-27)和第三通道(1-28)相连通，第二通道(1-27)末端安装有第一高压球阀(1-30)；第三通道(1-28)末端安装有第二高压球阀(1-29)；

第二环形储水空腔(1-23)与第四通道(1-25)相连通，且在第四通道(1-25)的拐角处设置有竖向孔压传感器(1-11)，第四通道(1-25)的末端安装有第三高压球阀(1-26)。