[发明专利]一种基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法

摘要

本发明提供一种基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法，以三轴仪为基础附加气体压力和质量流量测量装置，能够实现非饱和土气体渗透率测量；该测量方法根据抽气原理，施加较小围压就能够实现试样环向侧面密封，减小了围压对试样孔隙结构的影响本测量方法以三轴仪为基础，不仅能够实现气体渗透率的测量，还能研究三轴实验条件下非饱和土孔隙结构的变化规律，实现三轴实验条件下应力、应变和气体渗透率同步测量。

主权项

一种基于土三轴仪的非饱和土气体渗透率测量方法，其特征在于：分步实施: 1)将戴密封橡胶套的试样（21）固定在三轴室(20)内的底座（22）上，在戴密封橡胶套的试样（21）的上、下顶分别布设高渗透性透水石(18); 2)在上顶的高渗透性透水石(18)的顶部设置加载垫块(19)、加载轴(17)，其中加载轴(17)和三轴室(20)安装在三轴仪上; 3)打开进水阀(1)向三轴室注水，直至加满关闭进水阀(1)，施加30‑50kPa的围压; 4)预热气体质量流量控制器(9)或(10),时间20min，并调试数据采集系统(16); 5)打开真空泵(13)，调节阀门(11)至最大值，并设置气体质量流量控制器量程(9)或(10)，缓慢调节阀门(8)或(7)，进行测量，使流量达到流量计量程的0.2%； 6)缓慢打开阀门(4)测量，待流量计和压力测量数据同时稳定后，记录数据; 7)依次关闭阀门(4)、(8)或(7)、(11)后，关闭真空泵,然后打开阀门(12)，使端部压力与大气压平衡后，再关闭阀门(12); 8)利用公式（1）计算气体渗透率 公式中，Q_sc是标准状态下的气体质量流量，m³/s；k是试样和两块透水石组成系统的等效气体渗透率,m²；μ是气体粘性,Pa□s；H=H₁+2H₂，H₁是试样高度，H₂透水石高度,m；A是试样截面积,m²；p_sc是标准气体压力，Pa；T_sc是标准状态温度，273K，T是测量状态温度，K；p₁是大气压压力，Pa；p₀是上表面测量气体压力，Pa。p₀<p₁; 9)利用公式（2） 公式中，k_s是试样气体渗透率,m²;k_t是透水石气体渗透率，使用本测量方法由公式（1）获得，m²; 得到试样气体渗透率。