【技术实现步骤摘要】
一种超高冻胀孔隙水压力的试验系统及试验方法
本专利技术涉及一种超高冻胀孔隙水压力的试验系统及试验方法。
技术介绍
井筒对于井工矿井工程的重要性好比咽喉对于人类。井工矿井能否建成，首先取决于凿井技术。随着我国煤炭资源开发向地层深部进行，较普遍地遇到了深厚表土层，深厚表土层强度低、多含水，且地压大，用普通法凿井难以解决涌水、涌泥、流砂等难题。大量的工程实践证明，对于这样复杂的地层，冻结法是最常用和最可靠的凿井方法之一，有时甚至是唯一可靠的凿井方法。虽然冻结法解决了凿井过程中涌水、涌泥、流砂等难题，但同时在冻结的过程中又遇到另一个难题——冻胀力。水结冰体积膨胀约9％，冻胀力的产生是由于土体内水分结冰体积不能自由膨胀，在周围介质约束面上产生力的作用。不同土质、土体的含水量不同，冻胀力产生的原因不同。黏土冻结，冻胀力基本上是由于土中水分原位冻结而产生；粉土冻结，冻胀力不仅由原位水分冻结产生，而且亦由于土中水分由未冻区向冻结锋面迁移，并积聚冻结产生，占粉土冻胀力的主要部分。对砂土而言，要看砂土的含水量，非饱和砂土冻结时，水分向冻结锋面迁移，未冻区内的孔隙水压力是减小的，甚至产...
【技术保护点】
1.一种超高冻胀孔隙水压力的试验系统，其特征在于，包括试验系统、加载系统、制冷系统和数据采集系统，所述试验系统包括试验筒、上盖板(2)、下盖板(9)和冻结管(1)，所述试验筒包括筒体(5)，所述上盖板(2)与筒体(5)顶端面紧固连接，所述下盖板(9)与筒体(5)底端面紧固连接，筒体(5)内顶部由上到下依次紧挨设置有上垫板Ⅰ(3)和上垫板Ⅱ(4)，筒体(5)内底部由下到上依次紧挨设置有下垫板Ⅱ(8)和下垫板Ⅰ(7)，所述上垫板Ⅰ(3)和上垫板Ⅱ(4)、下垫板Ⅰ(7)和下垫板Ⅱ(8)的外径均与筒体(5)的内径相适配，所述上盖板(2)、下盖板(9)、上垫板Ⅰ(3)、上垫板Ⅱ(4)...
【技术特征摘要】
1.一种超高冻胀孔隙水压力的试验系统，其特征在于，包括试验系统、加载系统、制冷系统和数据采集系统，所述试验系统包括试验筒、上盖板(2)、下盖板(9)和冻结管(1)，所述试验筒包括筒体(5)，所述上盖板(2)与筒体(5)顶端面紧固连接，所述下盖板(9)与筒体(5)底端面紧固连接，筒体(5)内顶部由上到下依次紧挨设置有上垫板Ⅰ(3)和上垫板Ⅱ(4)，筒体(5)内底部由下到上依次紧挨设置有下垫板Ⅱ(8)和下垫板Ⅰ(7)，所述上垫板Ⅰ(3)和上垫板Ⅱ(4)、下垫板Ⅰ(7)和下垫板Ⅱ(8)的外径均与筒体(5)的内径相适配，所述上盖板(2)、下盖板(9)、上垫板Ⅰ(3)、上垫板Ⅱ(4)、下垫板Ⅰ(7)、下垫板Ⅱ(8)与筒体(5)之间的接触面均设置有密封槽，所述密封槽内均设置有O型密封圈，上垫板Ⅱ(4)与下垫板Ⅰ(7)之间的筒体内填充饱和砂土(6)，所述冻结管(1)纵向设置在试验筒筒体(5)内，并由上至下依次贯穿上盖板(2)、上垫板Ⅰ(3)、上垫板Ⅱ(4)、下垫板Ⅰ(7)、下垫板Ⅱ(8)、下盖板(9)，所述上盖板(2)、上垫板Ⅰ(3)、上垫板Ⅱ(4)、下垫板Ⅰ(7)、下垫板Ⅱ(8)、下盖板(9)与冻结管(1)之间的接触面均设置有密封槽，所述密封槽内均设置有O型密封圈，所述筒体(5)外表面紧密缠绕有铜管(10)，所述上盖板(2)和下盖板(9)上分别开设有四个螺纹孔Ⅰ(902)，其中三个螺纹孔Ⅰ(902)中分别连接伸入筒体(5)内部不同高度的引水管路Ⅰ(11)、引水管路Ⅱ(12)、引水管路Ⅲ(13)；所述加载系统包括伺服仪、高压软管(15)与加压腔(17)，加压腔(17)设置在上盖板(2)与上垫板Ⅰ(3)之间，高压软管(15)与上盖板(2)上的一个螺纹孔Ⅰ(902)连通，伺服仪包括油系统和水系统，伺服仪油系统(14)通过高压软管(15)与加压腔(17)连通，伺服仪水系统(19)与下盖板(9)上的第四个螺纹孔Ⅰ(902)连接；所述制冷系统包括盐水冷浴(20)、循环泵(21)、循环管路一(22)与循环管路二(23)，盐水冷浴(20)的两端分别通过循环管路一(22)与冻结管(1)的两端连接，盐水冷浴(20)的两端分别通过循环管路二(23)与铜管(10)的两端连接，循环泵(21)设置在盐水冷浴(20)出水端；所述数据采集系统包括压力表(16)、传感器组、数据采集仪(27)和计算机，压力表(16)紧固在所述上盖板(2)上的另一个螺纹孔Ⅰ(902)中并与加压腔(17)连通，所述传感器组包括埋设于饱和砂土(6)内的温度传感器、土压计、孔压计，粘贴在试验筒筒体(5)和上盖板(2)、下盖板(9)外表面的应变计(25)，分别连接在引水管路伸出下盖板(9)一端的三个液压传感器(26)，传感器组分别与数据采集仪(27)电连接，数据采集仪(27)与计算机电连接。2.根据权利要求1所述的超高冻胀孔隙水压力的试验系统，其特征在于，所述上...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，杨维好，黄家会，张文，杨权威，胡琛琛，棘怀海，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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