一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法技术

本发明专利技术属于高放废物地质处置缓冲/回填材料研究领域，具体涉及一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法。本发明专利技术包括以下步骤：步骤1、确定传感器的形心位置，完成传感器的孔洞开挖；步骤2、位移传感器底座固定于实验腔体底部钢板上，压实膨润土块体依次穿入位移传感器的探杆中；步骤3、温度传感器安装于压实膨润土块体内；步骤4、温湿度传感器贯入压实膨润土块体中；步骤5、径向压力传感器感应面朝向形心；环向压力传感器位于两块压实膨润土块体之间；垂向压力传感器水平放置；孔隙水压力传感器放置在散土颗粒中；步骤6、传感器安装完成后，用膨润土粉末填充传感器与孔洞的间隙。本发明专利技术能够获得可靠性较高的实验特征参数。

【技术实现步骤摘要】
一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法
本专利技术属于高放废物地质处置缓冲/回填材料研究领域，具体涉及一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法。
技术介绍
高放废物深地质处置采用多重屏障体系的方式进行处置，缓冲材料作为处置库多重屏障体系中重要的组成部分，是地质处置库安全运行的有效保障。在高放废物地质处置库中，缓冲材料在高放废物衰变热、地下水流和地应力等作用下将产生非常复杂的“热-水-力-化学”耦合现象。为了确保隔离屏障系统的长期安全性，必须对这个体系主要的现象进行科学的模拟试验，而建造缓冲材料多场耦合大型实验台架进行模拟试验，是探索处置库环境下缓冲材料的热-水-力-化学耦合特性和建立缓冲材料长期性能评价方法的有效手段。在缓冲材料多场耦合实验台架中，最为重要的就是埋设各种不同类型的传感器来监测缓冲材料的膨胀性能和渗透性能等特征参数，为了获得缓冲材料的温度、相对湿度、应力和位移等关键参数，对实验台架中的各种传感器进行正确合理的安装是完成这一大型模拟实验的关键技术之一。缓冲材料多场耦合实验台架的运行周期较长，且一旦开始运行无法临时拆开进行维护，各类传感器将长期工作在高温高压高湿的环境中，另外缓冲材料膨润土和加入的地下水均有一定程度的腐蚀性。因此为了保证采集到的数据真实有效和传感器的长期运行，需要对各类传感器进行正确合理的保护和安装。同时，由于缓冲材料膨润土的各向异性，需要在台架中对传感器设置不同的安装方向，才能在试验进行过程中获得理想全面的数据资料，进而揭示在热-水-力-化学多场耦合条件下缓冲材料行为的变化规律。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提供一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，为缓冲材料多场耦合大型实验台架的长期运行服务，并获得可靠性较高的实验特征参数。本专利技术采用如下技术方案：一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，包括以下步骤：步骤1、对不同形状的压实膨润土块体按照预先设计位置进行划线定点，确定传感器的形心位置，完成传感器的孔洞开挖；步骤2、位移传感器底座固定于实验腔体底部钢板上，探杆和探针垂直于水平面，带有贯穿孔的压实膨润土块体依次穿入位移传感器的探杆中，且使其探针顶端与加热器底部接触；步骤3、温度传感器按照水平和垂直两种方式埋设安装于压实膨润土块体内，并保证探头顶端处于同一个截面上；步骤4、温湿度传感器探头向下垂直贯入压实膨润土块体中，其传感器导线从土块顶端水平穿出；步骤5、径向压力传感器位于某一块膨润土压实块体的内部，其感应面朝向形心；环向压力传感器位于两块压实膨润土块体之间，采用左右夹持的方式，其感应面沿着圆环方向；垂向压力传感器水平放置，其感应面垂直向上；孔隙水压力传感器的感应面朝向进水侧安装或者放置在散土颗粒中用于监测进水压力；三个不同方向的压力传感器用于监测缓冲材料膨润土的各向异性；步骤6、传感器安装完成后，用膨润土粉末填充传感器与孔洞的间隙。整个台架中的缓冲材料等分为四个区域，所有传感器导线从本区域内的散土颗粒中沿着导线管从顶盖穿出，并呈“S”形布置。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，充分考虑了传感器的有效感应范围，在传感器安装时使其探头处于同一个水平截面或者垂直截面，保证了监测数据的一致性；(2)本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，土压力传感器设置了垂直、径向和环向三个安装方向，可以获得缓冲材料膨润土的各向异性；(3)本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，所有传感器的导线尽量避开了土块之间的缝隙，在膨润土块中经过的路径呈“S”形，不折死角，线与线之间不产生交叉现象；(4)本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，根据传感器的不同特性，每只传感器不管是在探头部分还是导线部分，都采取相应的封堵措施防止外界进水沿着导线直接灌入探头内损坏传感器；(5)本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，该方法安装操作简便、定位准确的同时尽量减少打孔对土块的影响。附图说明图1为位移传感器安装示意图；图2为温度传感器安装示意图；图3为温湿度传感器安装示意图；图4为土压力传感器安装示意图；图5为传感器导线安装示意图。图中：1.位移传感器探针；2.位移传感器探杆；3.压实膨润土块体；4.不锈钢螺钉；5.位移传感器底座；6.温度传感器；7.温湿度传感器；8.径向压力传感器；9.环向压力传感器；10.垂向压力传感器；11.传感器导线；12.散土颗粒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法作进一步详细说明。本专利技术的一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，包括以下步骤：步骤1、对不同形状的压实膨润土块体3按照预先设计位置进行划线定点，确定传感器的形心位置，并采用机械打孔和人工雕刻的方式完成传感器的孔洞开挖；步骤2、如图1所示，位移传感器底座5通过不锈钢螺钉4固定于实验腔体底部钢板上，探杆2和探针1垂直于水平面，带有贯穿孔的压实膨润土块体3依次穿入位移传感器的探杆2中，且使其探针1顶端与加热器底部接触；步骤3、如图2所示，温度传感器6按照水平和垂直两种方式埋设安装于压实膨润土块体3内，并保证探头顶端处于同一个截面上。步骤4、如图3和图5所示，温湿度传感器7探头向下垂直贯入压实膨润土块体3中，其传感器导线11从土块顶端水平穿出。步骤5、如图4和图5所示，径向压力传感器8位于某一块膨润土压实块体3的内部，其感应面朝向形心；环向压力传感器9位于两块压实膨润土块体3之间，采用左右夹持的方式，其感应面沿着圆环方向；垂向压力传感器10水平放置，其感应面垂直向上；孔隙水压力传感器的感应面朝向进水侧安装或者放置在散土颗粒12中用于监测进水压力；三个不同方向的压力传感器用于监测缓冲材料膨润土的各向异性；步骤6、传感器安装完成后，用膨润土粉末填充传感器与孔洞的间隙；如图5所示，将整个台架中的缓冲材料等分为四个区域，所有传感器导线11从本区域内的散土颗粒12中沿着导线管从顶盖穿出，并呈“S”形布置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对不同形状的压实膨润土块体(3)按照预先设计位置进行划线定点，确定传感器的形心位置，完成传感器的孔洞开挖；步骤2、位移传感器底座(5)固定于实验腔体底部钢板上，探杆(2)和探针(1)垂直于水平面，带有贯穿孔的压实膨润土块体(3)依次穿入位移传感器的探杆(2)中，且使其探针(1)顶端与加热器底部接触；步骤3、温度传感器(6)按照水平和垂直两种方式埋设安装于压实膨润土块体(3)内，并保证探头顶端处于同一个截面上；步骤4、温湿度传感器(7)探头向下垂直贯入压实膨润土块体(3)中，其传感器导线(11)从土块顶端水平穿出；步骤5、径向压力传感器(8)位于某一块膨润土压实块体(3)的内部，其感应面朝向形心；环向压力传感器(9)位于两块压实膨润土块体(3)之间，采用左右夹持的方式，其感应面沿着圆环方向；垂向压力传感器(10)水平放置，其感应面垂直向上；孔隙水压力传感器的感应面朝向进水侧安装或者放置在散土颗粒(12)中用于监测进水压力；三个不同方向的压力传感器用于监测缓冲材料膨润土的各向异性；步骤6、传感器安装完成后，用膨润土粉末填充传感器与孔洞的间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种用于缓冲材料多场耦合实验台架中传感器的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对不同形状的压实膨润土块体(3)按照预先设计位置进行划线定点，确定传感器的形心位置，完成传感器的孔洞开挖；步骤2、位移传感器底座(5)固定于实验腔体底部钢板上，探杆(2)和探针(1)垂直于水平面，带有贯穿孔的压实膨润土块体(3)依次穿入位移传感器的探杆(2)中，且使其探针(1)顶端与加热器底部接触；步骤3、温度传感器(6)按照水平和垂直两种方式埋设安装于压实膨润土块体(3)内，并保证探头顶端处于同一个截面上；步骤4、温湿度传感器(7)探头向下垂直贯入压实膨润土块体(3)中，其传感器导线(11)从土块顶端水平穿出；步骤5、径向压力传感器(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹胜飞，刘月妙，谢敬礼，马利科，陈亮，赵星光，宗自华，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11