[发明专利]用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置及使用方法

权利要求书

1.用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置的使用方法，其特征在于，

用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置包括基底(29)、原状土可视化渗流装置(30)和持续加液装置(31)；基底(29)包括底板(1)，底板(1)上依次固定设置有实时计重秤(2)和集液烧杯(5)；

原状土可视化渗流装置(30)设置在实时计重秤(2)上，包括渗流腔(7)，渗流腔(7)的上端固定连接有渗流顶盖(8)，下端固定连接有渗流底盖(6)；渗流顶盖(8)内开设有进水储水区(26)，进水储水区(26)的下部固定设置有上透水石(25)；渗流顶盖(8)内设置有进水管(14)，进水管(14)的一端连通至进水储水区(26)，另一端连通至持续加液装置(31)；渗流底盖(6)内开设有出水集水区(23)，出水集水区(23)的上部固定设置有下透水石(22)，渗流底盖(6)内设置有排水管(13)，排水管(13)的一端和出水集水区(23)连通，另一端在集液烧杯(5)的上方；

持续加液装置(31)包括支撑杆(15)和加液瓶(17)，支撑杆(15)固定设置在底板(1)上，加液瓶(17)通过支固板(16)固定设置在支撑杆(15)上；加液瓶(17)的下端连通有导流管(18)，导流管(18)的另一端和进水管(14)连通；

CT扫描原状黄土优先流时，黄土样品(28)安装在渗流腔(7)内；渗流腔(7)选用有机玻璃材质；

所述用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置的使用方法包括以下步骤：

步骤1，将原状黄土块体加工成柱状样；分别在柱状样的顶部和底部加工回形凹槽，清理加工的柱状样，在柱状样上回形凹槽以外的区域涂刷AB胶，刷完胶后放置柱状样至AB胶完全凝固，制备出黄土样品(28)；

步骤2，将黄土样品(28)放入渗流腔(7)中，关闭持续加液装置(31)，在加液瓶(17)中装入碘化钾造影剂溶液；设置实时计重秤(2)为自动连续读数模式；

步骤3，CT扫描干燥的黄土样品(28)；对扫描得到的连续切片利用AVIZO进行图像处理与三维可视化重建，获取干燥的黄土样品(28)的空隙结构定量化参数；

步骤4，打开实时计重秤(2)和持续加液装置(31)，加液瓶(17)开始向渗流腔(7)中输入碘化钾造影剂溶液；同时进行CT扫描，对扫描得到的连续切片利用AVIZO进行图像处理与三维可视化重建，获取加液过程中各个时刻黄土样品(28)的空隙结构定量化参数，并提取出液体渗流路径和湿润锋行进特征；

步骤5，对比分析步骤3和步骤4获得的渗流前后黄土样品(28)的空隙结构定量化参数，得出加湿作用下黄土孔隙裂隙结构的损伤演化与拓展发育规律；

步骤6，利用AVIZO软件对步骤4中各时刻液体渗流路径体积进行计算，将其与对应时刻渗流所用液体体积进行对比分析，得到优先流渗流量随时间的变化特征；

步骤7，更换黄土样品(28)，重复步骤1-步骤6，进行试验；

步骤8，总结步骤7进行的多次试验结果，得到黄土孔裂隙尺度优先流渗流规律。

2.根据权利要求1所述的用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置的使用方法，其特征在于，步骤1中，AB胶由环氧树脂和聚酰胺树脂按1:1比例配置而成，刷胶时间≤30min；步骤2中，碘化钾造影剂溶液的浓度为60g/L；实时计重秤(2)的自动连续读数模式中，读数频率为10次/秒。

3.根据权利要求1所述的用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置的使用方法，其特征在于，步骤6中，结合优先流渗流量随时间的变化特征、步骤4中的优先流湿润锋行进特征及步骤5中黄土空隙结构定量化参数的变化规律，获得优先流发育过程中孔隙度与时间的关系、孔隙度与含水率关系、优先流通道迂曲度与含水率的关系、优先流湿润峰分形维数与含水率的关系。

4.根据权利要求1所述的用于CT扫描原状黄土优先流动态观测装置的使用方法，其特征在于，渗流顶盖(8)的下表面开设有阶梯型圆形凹槽，下部的圆形凹槽直径大于上部的圆形凹槽直径，两个圆形凹槽同圆心；下部的圆形凹槽用于放置上透水石(25)，上部的圆形凹槽为进水储水区(26)。