[发明专利]一种基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法

权利要求书

1.一种基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：根据极区月壤矿物组分选择斜长岩和玄武岩作为模拟月壤的制备原料；

步骤S2：混配10kg的原料，常温下用搅拌器使用50r/min速度匀速搅拌1min之后，再使用180r/min匀速搅拌5分钟均匀混合；

步骤S3：称量烘干前试样质量并将烘干机温度调为105℃，烘干时间6小时以上，烘干至恒重；

步骤S4：在冰壤混合之前，用液氮给冰壤混合设备及相关设备和模拟月壤颗粒预冷至-180℃；

步骤S5：称量烘干后的试样质量，通过公式计算初始含水率；

步骤S6：按照试验所需含水率计算出所需水的质量，将水放于容器中逐渐抽真空并赋予-80℃的低温环境进行冻结制冰，制冰结束后将冰块放于碎冰机中，直至均匀粉碎成小颗粒备用；

步骤S7：将冰颗粒和模拟月壤颗粒倾倒至预冷好的搅拌设备，在低温-180℃的情况下，将样本不断进行搅拌，实现样本均匀混合；

步骤S8：密实容器承装前要先用超低温应变片对其侧壁进行贴附，并对超低温应变片进行常温标校；

步骤S9：低温赋形工艺采用在-180℃低温环境下静力压实的方式，为保证样本沿纵深方向密度的均一性，压实过程需逐层添加，逐层压实；

步骤S10：用保鲜膜或透明密封袋将剖面样本上表面与空气接触部分密封起来，然后先用手钻在预设传感处钻孔，温度传感器穿过空心螺栓插入传感器孔，缠绕生料带，拧紧螺栓；在样本的深度方向每隔一定距离布置两个温度传感器，将安装好的温度传感器与温度变换器连接，连接电源通电，不断对温变进行记录；

步骤S11：低温赋形后继续保持低温环境，利用应力时效施加装置对样本进行围压施加，并用监测装置对温度及压力进行实时监测；其后，将其进行梯度制冷，将其放入低温冰箱，根据温度、压力传感器的采集监控，使其在0℃～-30℃，制冷时间为10-14h，继而，将其放到超低温冰箱中，最后将其放到预冷后的液氮桶中，进行三级制冷，待到液氮挥发完毕，模拟月壤会逐渐升温，使其静置30～60min，不断记录温变和压变；

步骤S12：将梯度制冷完毕的模拟月壤在保证低温-180℃的情况下进行转移，留待试验备用。

2.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S2中，选取小于1mm的粒径两种土壤进行混配。

3.根据权利要求2所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S2：按照7:3将斜长岩和玄武岩混配10kg的原料。

4.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S5中，最大允许误差应为±0.5％，若含水率在误差允许范围内，则继续进行冰壤混合，否则需要重新进行烘干，直到含水率在误差范围之内。

5.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S7中，先以50r/min慢速搅拌20min，后调至快速搅拌10min，实现样本均匀混合。

6.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S9中，每次称取固定质量的模拟月壤，倒入月壤桶中，将预冷的质量块压在样本上方，控制压力机压头恒速进给，压力最高不超过100kN，根据压实块上标记的刻度确定压实高度，压实到指定高度后，保压30s泄压；每压完一层需要对上表面进行刮毛处理，防止样本出现分段。

7.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S10中，一个温度传感器插入样本50mm，另一个温度传感器插入样本40mm，两个温度传感器对称分布。

8.根据权利要求1所述的基于冰壤混合模拟月壤的围压应力时效强化方法，其特征在于：步骤S11中，利用应力时效施加装置对样本进行围压施加，最大施加压力为8kN，围压保持时间为12h。