[发明专利]一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置及方法

权利要求书

1.一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于，包括：

气态水迁移装置，配置有两个放置土样的模具箱，以及可插入温度水分传感器的盖板，两部分土样通过加热装置加热，进行土样气态水迁移测试；

加热装置，配置有置于气态水迁移装置两端部的加热板，用于对气态水迁移装置中的土样进行加热；

防变形约束装置，用于固定气态水迁移装置与加热装置，对其进行约束；

土壤温度水分测试系统，连接到气态水迁移装置，获取气态水迁移装置的土样随时间、温度变化的含水量数据，将得到的数据进行计算进一步得到气态水的迁移量。

2.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于,所述气态水迁移装置包括2个模具箱(1、2)、盖板(3)和嵌入式隔板(11)，2个模具箱(1、2)为框型结构，并列对称分布于盖板(3)下方，2个模具箱(1、2)之间设一块嵌入式隔板(11)，土样分别置于2个模具箱(1、2)内。

3.根据权利要求2所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于,在模具箱(1、2)和盖板(3)内侧涂覆有耐高温防水材料，模具箱(1、2)和盖板(3)外侧包裹有保温隔热材料。

4.根据权利要求2所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于,所述盖板(3)上设有可插入温度水分传感器(10)的开口，温度水分传感器(10)与盖板(3)之间的缝隙采用保温隔热材料填充密封。

5.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于，所述加热装置包括加热板(5)和温控器(6)，加热板(5)分别设在加盖盖板(3)的2个模具箱(1、2)两侧。

6.根据权利要求5所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于，所述防变形约束装置包括螺杆(7)和固定板(8)，两块固定板(8)分别固定在加热板(5)外侧，通过螺杆(7)螺母连接将加热板(5)与气态水迁移装置固定。

7.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，其特征在于，所述土壤温度水分测试系统包括温度水分传感器(10)和温度水分采集仪(9)，温度水分传感器(10)插入土样中。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述装置的高温作用下土壤气态水迁移测试方法，其特征在于，包括：

将设定含水率w的土料分别分多次装入两个模具箱内，层间压实后表面拉毛，再次装土料压实；表面涂抹凡士林，并覆盖一层防水薄膜，得到土样；

将对接固定的两个模具箱分开拆掉嵌入的隔板后再次对接固定，两个模具箱土样之间形成一个空气带；

将温度水分传感器探头插入制备好的土样中，将加热板置于土样左右两端，进行土样气态水迁移试验；

温度水分采集仪获取温度水分传感器采集的土样随时间、温度变化的含水量数据并上传至上位机，上位机绘制相邻时间的两条含水量分布曲线，计算该时间段内的气态水迁移量。

9.根据权利要求8所述的高温作用下土壤气态水迁移测试方法，其特征在于，相邻时间段内的气态水迁移量计算公式：

Q＝Q₁＝Q₂ (3)

式中，Q为气态水迁移量；Q₁为模具箱1的气态水迁出量；Q₂为模具箱2气态水迁入量；ρ_d为土样干密度；f(t₀₁)、f(t₀₂)分别为t₀时刻模具箱1与模具箱2中土样含水量分布函数；f(t₁₁)、f(t₁₂)分别为t₁时刻模具箱1与模具箱2中土样含水量分布函数；x为模具箱中土样长度。