專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，尤其涉及一種在不同流體、最大可變壓差為IOMpa條件下，測(cè)量土工膜、高密度聚乙烯膜、粘土層、膨潤(rùn)土防水毯以及抗?jié)B水泥等防滲層滲透系數(shù)的高壓檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
石油是人類(lèi)賴(lài)以生存的能源，然而其在開(kāi)采、運(yùn)輸、精煉的過(guò)程中滲漏、泄漏，可導(dǎo)致土壤和地下水污染。地下水環(huán)境問(wèn)題具有隱蔽性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，地下水一旦污染需要很長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)，有些污染甚至不可逆轉(zhuǎn)。所以，地下水污染“防重于治”。為預(yù)防土壤和地下水污染，國(guó)家對(duì)新建石化場(chǎng)地的環(huán)境影響評(píng)價(jià)對(duì)場(chǎng)地防滲要求非常嚴(yán)格。根據(jù)不同地域的地質(zhì)特點(diǎn)、防滲等級(jí)要求和經(jīng)濟(jì)因素等，國(guó)內(nèi)對(duì)石化場(chǎng)地采用抗 滲水泥層、土工覆膜和粘土壓層等復(fù)合工藝做防滲處理，使用的防滲材料主要有粘土、膨潤(rùn)土、抗?jié)B水泥、高密度聚乙烯膜、土工合成材料、膨潤(rùn)土防水毪(Geosynthetic Clay Liner,簡(jiǎn)稱(chēng)GCL)等。為保證防滲材料具有符合要求的防滲性能，目前采用防滲系數(shù)檢測(cè)裝置對(duì)防滲材料制成的防滲層進(jìn)行防滲系數(shù)檢測(cè)。在現(xiàn)有的防滲系數(shù)檢測(cè)裝置中，例如發(fā)表于長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010,11(3) :19 23頁(yè)，作者靖向黨、于波、劉自放等的文章《柔壁滲透儀的研制》，該裝置能對(duì)滲透系數(shù)范圍為ΙΟ—4 10-1Qcm/s進(jìn)行測(cè)定。再如，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為ZL200810044756. O的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種高壓實(shí)粘土滲透測(cè)試裝置，可用于測(cè)定滲透系數(shù)小至10_9cm/s的任何介質(zhì)，特別適用于高壓粘土滲透性能的測(cè)試。再如，發(fā)表于水利水電技術(shù)，2005，36 (2)71-73頁(yè)，作者李清富、張鵬、曹宏亮的文章《高壓土工滲透儀的研制與探討》，該高壓土工滲透儀可適用于較小滲透系數(shù)(10_6 10_9cm/s)的塑性混凝土及水泥土等材料在高壓力狀態(tài)下(O. 2 O. 8MPa)滲透系數(shù)的測(cè)定，且能大大縮短柔性材料滲透系數(shù)的測(cè)定周期。但現(xiàn)有的防滲系數(shù)檢測(cè)裝置仍存在有一些技術(shù)上的不足之處I、現(xiàn)有的防滲系數(shù)檢測(cè)裝置的滲透系數(shù)測(cè)量下限在10_9Cm/S lO—'m/s，對(duì)滲透率極低達(dá)到lX10_12cm/s至lX10_14cm/s的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)且檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。2、現(xiàn)有的防滲系數(shù)檢測(cè)裝置所采用的滲流流體為水，尚未見(jiàn)流體為成品油和原油、有機(jī)溶劑以及PH5 pH9的酸/堿溶液等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可改變滲流壓差、選擇不同滲流流體以及在不同溫度下，對(duì)不同防滲材料的滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)量的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用上述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，該方法可改變滲流壓差、選擇不同滲流流體以及在不同溫度下，對(duì)不同防滲材料的滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，包括滲流液注入單元，包括并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器，以及驅(qū)動(dòng)所述兩活塞容器的驅(qū)動(dòng)泵；樣品檢測(cè)單元，包括具有內(nèi)腔的檢測(cè)倉(cāng)，所述檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔通過(guò)分隔孔板分隔成上部的高壓腔和下部的低壓腔，在所述檢測(cè)倉(cāng)的上端開(kāi)設(shè)有與所述高壓腔相連通的進(jìn)液口和溢流口，所述進(jìn)液口通過(guò)進(jìn)液管路與所述兩活塞容器相連接，在所述檢測(cè)倉(cāng)的下端開(kāi)設(shè)有與所述低壓腔相連通的回流口和排氣口，在所述排氣口外側(cè)連接有溢流閥，在所述檢測(cè)倉(cāng)外部、所述溢流口與所述回流口之間連接有回流管路；收集單元，包括上端開(kāi)口的滲流液收集容器和重量測(cè)量裝置，所述滲流液收集容器置于所述重量測(cè)量裝置上，一出液管路的一端口與所述回流口相連通，其另一端口置于所述滲流液收集容器的上端口處；在所述進(jìn)液管路、所述回流管路、所述出液管路上分別設(shè)有控制閥。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于所述檢測(cè)倉(cāng)外部的恒溫控制箱。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于所述樣品檢測(cè)單元外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元，所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與所述驅(qū)動(dòng)泵相連接，用于控制所述驅(qū)動(dòng)泵泵送壓力值；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)分別與·設(shè)置于所述進(jìn)液管路、回流管路、出液管路上的壓力測(cè)量計(jì)相連，用于采集所述進(jìn)液管路、回流管路、出液管路上的壓力數(shù)據(jù)；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與設(shè)置于所述恒溫控制箱相連，用于控制所述恒溫控制箱的溫度和采集所述恒溫控制箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與所述重量測(cè)量裝置相連，用于采集滲流液收集容器中滲流液的重量數(shù)據(jù)。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其中，在所述回流管路上連接有密封檢測(cè)單元，所述密封檢測(cè)單元包括高壓氮?dú)馄浚龈邏旱獨(dú)馄客ㄟ^(guò)密封檢測(cè)管路與所述回流管路相連通，在所述密封檢測(cè)管路上設(shè)有控制閥。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)倉(cāng)包括上端開(kāi)放的倉(cāng)體，在所述倉(cāng)體的上端口處覆設(shè)有上蓋，所述上蓋通過(guò)壓帽與調(diào)節(jié)螺栓配合壓緊于所述倉(cāng)體的上端口，在所述上蓋與所述倉(cāng)體之間夾裝有密封圈。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其中，在所述分隔孔板上鋪設(shè)有用于承載檢測(cè)樣品的密封墊板。本發(fā)明還提供了一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)方法，采用如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，該檢測(cè)方法包括以下步驟步驟100 :樣品制備，用鉆取設(shè)備或其他剪切設(shè)備將防滲層制成規(guī)定尺寸的圓柱體或圓片狀，并置于滲流液中浸泡一定的時(shí)間；步驟110 :裝樣，打開(kāi)檢測(cè)倉(cāng)，將檢測(cè)樣品通過(guò)密封墊板置于檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔中的分隔孔板上，然后密封檢測(cè)倉(cāng)；步驟120 :所述兩活塞容器為第一活塞容器和第二活塞容器，選擇滲流液，如果滲流液為水或pH5 pH9的酸堿溶液,則執(zhí)行步驟130 ;如果滲流液為有機(jī)溶劑,則執(zhí)行步驟140 ；步驟130 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵、第一活塞容器、進(jìn)液管路、回流管路和溢流閥，同時(shí)關(guān)閉第二活塞容器和出液管路，驅(qū)動(dòng)泵向第一活塞容器加注滲流液，并通過(guò)第一活塞容器向高壓腔注入滲流液，在高壓腔注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口、回流管路和回流口注入低壓腔并將低壓腔內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，使得高壓腔和低壓腔注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵并關(guān)閉溢流閥和回流管路，打開(kāi)出液管路，執(zhí)行步驟150 ；步驟140 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵、第二活塞容器、進(jìn)液管路、回流管路和溢流閥，同時(shí)關(guān)閉第一活塞容器和出液管路，驅(qū)動(dòng)泵向第二活塞容器加注滲流液，并通過(guò)第二活塞容器向高壓腔注入滲流液，在高壓腔注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口、回流管路和回流口注入低壓腔并將低壓腔內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，使得高壓腔和低壓腔注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵并關(guān)閉溢流閥和回流管路，打開(kāi)出液管路，執(zhí)行步驟150 ；步驟150 :通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置于檢測(cè)倉(cāng)外部的恒溫控制箱設(shè)定測(cè)試溫度，待恒溫控制箱溫度平衡預(yù)定時(shí)間后測(cè)試；步驟160 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵，調(diào)節(jié)至預(yù)定的注入壓力，待滲流液收集容器中有平穩(wěn)液滴或液流流出時(shí)，開(kāi)始測(cè)量；
步驟170 :在一定的時(shí)間或滲流液收集容器中的滲流液收集達(dá)到IOg IOOg左右，停止測(cè)量；通過(guò)設(shè)置于所述樣品檢測(cè)單元外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元，記錄測(cè)試的溫度T、時(shí)間t，滲流量V，樣品測(cè)試壓差Λ P，通過(guò)公式計(jì)算出滲透系數(shù)。如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)方法，其中，在步驟100之前還包括密封性檢查，具體為首先閉合并密封檢測(cè)倉(cāng)，關(guān)閉進(jìn)液管路、出液管路和溢流閥，打開(kāi)回流管路、打開(kāi)與回流管路連接的密封檢測(cè)單元的密封檢測(cè)管路、打開(kāi)與密封檢測(cè)管路一端連接的高壓氮?dú)馄?，向檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔中注入氮?dú)饧訅褐?0MPa，如果30分鐘內(nèi)內(nèi)腔無(wú)壓力降低，則執(zhí)行步驟100 ;否則重新閉合并密封檢測(cè)倉(cāng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明可通過(guò)控制及數(shù)據(jù)采集單元控制驅(qū)動(dòng)泵的泵送壓力，進(jìn)而改變活塞容器的輸送壓力，以改變滲流壓差；并且，通過(guò)采用并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器，可以對(duì)水、PH5 PH9酸堿溶液與有機(jī)流體，如原油、成品油、以及其他有機(jī)溶劑等不同類(lèi)型的滲流液進(jìn)行選擇，而且通過(guò)恒溫控制箱對(duì)檢測(cè)倉(cāng)的溫度進(jìn)行控制，可對(duì)滲透系數(shù)極小的防滲材料進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量可對(duì)滲透系數(shù)低至I X 10_12cm/s至I X 10_14cm/s的防滲材料的滲透系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，高壓差可保證測(cè)試結(jié)果的精度。2、本發(fā)明實(shí)驗(yàn)周期短針對(duì)不同測(cè)試對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膲毫?shù)(高達(dá)IOMPa)，可將實(shí)驗(yàn)周期縮短至2天內(nèi)，大大縮短實(shí)驗(yàn)周期，現(xiàn)有其他同類(lèi)裝置的測(cè)試周期可長(zhǎng)達(dá)數(shù)周。3、本發(fā)明防滲材料或防滲層的檢測(cè)適用厚度范圍大對(duì)與不同的測(cè)試對(duì)象，配合高滲透率假巖心柱，測(cè)試厚度范圍可達(dá)30_。


在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本發(fā)明公開(kāi)的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本發(fā)明。圖I為本發(fā)明防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明
100-檢測(cè)樣品；1-滲流液注入單元；11_第一活塞容器；12_第二活塞容器；13_驅(qū)動(dòng)泵；14-進(jìn)液管路；2-樣品檢測(cè)單元；21_檢測(cè)倉(cāng)； 22_分隔孔板；23_高壓腔；24_低壓腔；25_進(jìn)液口 ；26_溢流口 ；27_回流口 ；28_排氣口 ；29_溢流閥；20_回流管路；211-倉(cāng)體；212-上蓋；213-壓帽；214-調(diào)節(jié)螺栓；215-密封墊板；216_密封圈；3-收集單元；31_滲流液收集容器；32_重量測(cè)量裝置；33_出液管路；41、42、43、44、45、46、47、48、49_ 控制閥；5-恒溫控制箱；6-控制及數(shù)據(jù)采集單元；61_數(shù)據(jù)線(xiàn)；62_壓力測(cè)量計(jì)；63_溫度測(cè)量計(jì)；7-密封檢測(cè)單元；71_高壓氮?dú)馄浚?2_密封檢測(cè)管路。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實(shí)施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。請(qǐng)參考圖1，為本發(fā)明防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，包括滲流液注入單元I、樣品檢測(cè)單元2和收集單元3，其中滲流液注入單元I包括并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器，即第一活塞容器11和第二活塞容器12，以及驅(qū)動(dòng)兩活塞容器11、12的驅(qū)動(dòng)泵13，滲流液注入單元I通過(guò)進(jìn)液管路14與樣品檢測(cè)單元2相連接，使得兩活塞容器11、12中的一個(gè)在驅(qū)動(dòng)泵13的作用下通過(guò)進(jìn)液管路14將滲流液輸送至樣品檢測(cè)單元2的檢測(cè)倉(cāng)21內(nèi)。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)泵13為單缸注入泵，當(dāng)然也可以采用其它公知的泵件，只要滿(mǎn)足適當(dāng)?shù)淖⑷雺毫σ蠹纯?。樣品檢測(cè)單元2包括具有內(nèi)腔的檢測(cè)倉(cāng)21，分隔孔板22沿軸向設(shè)置于檢測(cè)倉(cāng)21的中部，使得檢測(cè)倉(cāng)21的內(nèi)腔通過(guò)分隔孔板22分隔成上部的高壓腔23和下部的低壓腔24。在檢測(cè)倉(cāng)21的上端開(kāi)設(shè)有與高壓腔23相連通的進(jìn)液口 25和溢流口 26，進(jìn)液口 25通過(guò)進(jìn)液管路14與兩活塞容器11、12相連接，在檢測(cè)倉(cāng)21的下端開(kāi)設(shè)有與低壓腔24相連通的回流口 27和排氣口 28，用于排放檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)腔中的氣體，在排氣口 28內(nèi)外側(cè)連接有溢流閥29，用于控制排氣口 28的溢流。在檢測(cè)倉(cāng)21外部、溢流口 26與回流口 27之間連接有回流管路20，這樣在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)滲流液注滿(mǎn)高壓腔23后，通過(guò)溢流口 26流出，再經(jīng)回流管路20流動(dòng)至回流口 27，經(jīng)由回流口 27注入低壓腔24，從而將低壓腔24內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，而高壓腔23和低壓腔24內(nèi)原有的氣體也經(jīng)由回流管路20和排氣口 28、溢流閥29排出。收集單元3包括上端開(kāi)口的滲流液收集容器31和重量測(cè)量裝置32，滲流液收集容器31置于重量測(cè)量裝置32之上，用于計(jì)量溢出的滲流液重量。在本實(shí)施例中，重量測(cè)量裝置32為天平。出液管路33的一端口與回流口 27相連通，其另一端口置于滲流液收集容器31的上端口處，使得溢出的滲流液經(jīng)由出液管路33流入滲流液收集容器31中。為了控制各管路及部件動(dòng)作，在第一活塞容器11的兩端分別設(shè)有控制閥41、43，在第二活塞容器12的兩端分別設(shè)有控制閥42、44，在進(jìn)液管路14上設(shè)有控制閥45，在回流管路20上設(shè)有控制閥46、47，在出液管路33設(shè)有控制閥48 (控制閥48為溢流閥)，通過(guò)調(diào)節(jié)上述控制閥的開(kāi)關(guān)并配合相應(yīng)的部件即能實(shí)現(xiàn)滲流液的注入、溢出和計(jì)量等功能。本發(fā)明的檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于檢測(cè)倉(cāng)21外部的恒溫控制箱5，用于控制檢測(cè)倉(cāng)21的檢測(cè)溫度。為了對(duì)檢測(cè)的壓力、溫度、質(zhì)量、時(shí)間進(jìn)行控制和計(jì)量，本發(fā)明的檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于樣品檢測(cè)單元21外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元6，該控制及數(shù)據(jù)采集單元6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)61與驅(qū)動(dòng)泵13相連接，用于根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)泵13泵送壓力值，達(dá)到控制滲流液注入流速的目的；控制及數(shù)據(jù)采集單元6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)61分別與設(shè)置于進(jìn)液管路14、回流管路20、出液管路33上的壓力測(cè)量計(jì)62相連，用于采集進(jìn)液管路14、回流管路20、出液管路33上的壓力測(cè)量計(jì)62測(cè)量得到的壓力值數(shù)據(jù)；控制及數(shù)據(jù)采集單元6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)61與設(shè)置于恒溫控制箱5相連，用于控制恒溫控制箱5的溫度和采集恒溫控制箱5內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；控制及數(shù)據(jù)采集單元6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)61與重量測(cè)量裝置32相連，用于采集滲流液收集容器中滲流液的重量數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步的，在回流管路20上連接有密封檢測(cè)單元7，用于測(cè)試檢測(cè)倉(cāng)21的密封性。該密封檢測(cè)單元7包括高壓氮?dú)馄?1，高壓氮?dú)馄?1通過(guò)密封檢測(cè)管路72與回流管路20相連通，在密封檢測(cè)管路72上設(shè)有控制閥49。在檢測(cè)前，高壓氮?dú)馄?1經(jīng)由密封檢測(cè)管路72和回流管路20向檢測(cè)倉(cāng)21內(nèi)注入高壓氮?dú)?，使得檢測(cè)倉(cāng)21內(nèi)加壓至20MPa，若在30分鐘內(nèi)應(yīng)無(wú)壓力降低，則證明檢測(cè)倉(cāng)21密封符合要求，否則需要重新密封檢測(cè)倉(cāng)21。如圖I所示，在本實(shí)施例中，檢測(cè)倉(cāng)21包括上端開(kāi)放的倉(cāng)體211，在倉(cāng)體211的上端口處覆設(shè)有上蓋212，上蓋212通過(guò)壓帽213與調(diào)節(jié)螺栓214配合壓緊于倉(cāng)體211的上端口，在上蓋212與倉(cāng)體211之間夾裝有密封圈216，使得上蓋212與倉(cāng)體211之間保持密封，進(jìn)而使得整個(gè)檢測(cè)倉(cāng)21保持密封。調(diào)節(jié)螺栓214貫穿壓帽213并與壓帽213螺紋連接，使得壓帽213緊密壓蓋于上蓋212上，調(diào)節(jié)螺栓214的下部旋入倉(cāng)體211并與倉(cāng)體211螺紋連接，使得倉(cāng)體211、上蓋212及壓帽213緊密結(jié)合為一體。進(jìn)液口 25和溢流口 26開(kāi)設(shè)于上蓋212上，回流口 27和排氣口 28開(kāi)設(shè)在倉(cāng)體211的底部。進(jìn)一步的，在分隔孔板22上鋪設(shè)有用于承載檢測(cè)樣品100的密封墊板215，使得高壓腔23內(nèi)滲流液滲透出檢測(cè)樣品100后經(jīng)密封墊板215和分隔孔板22滲入低壓腔24，以實(shí)現(xiàn)滲流液向收集單元3的溢流。密封墊板215依據(jù)實(shí)驗(yàn)流體性質(zhì)和待測(cè)樣品滲透率范圍，需要選擇不同通透能力的親水或親油密封墊板215。本發(fā)明防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置可通過(guò)控制及數(shù)據(jù)采集單元6控制驅(qū)動(dòng)泵的泵送壓力，進(jìn)而改變活塞容器的輸送壓力，以改變滲流壓差；并且，通過(guò)采用并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器，可以對(duì)水、PH5 pH9酸堿溶液與有機(jī)流體，如原油、成品油、以及其他有機(jī)溶劑等不同類(lèi)型的滲流液進(jìn)行選擇，而且通過(guò)恒溫控制箱5對(duì)檢測(cè)倉(cāng)21的溫度進(jìn)行控制，這樣可以改變滲流壓差、選擇不同滲流流體以及在不同溫度下，對(duì)不同防滲材料的滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。滲透系數(shù)檢測(cè)范圍IXKT1 cm/s lX10_14cm/s，可檢測(cè)材料為土工膜、高密度聚乙烯膜、膨潤(rùn)土防水毯、粘土、膨潤(rùn)土以及抗?jié)B水泥層等，可檢測(cè)材料厚度為O. Imm 30_ ;壓差調(diào)節(jié)范圍O. IMPa lOMPa。如圖I所示，本發(fā)明還提出了一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)方法，采用如上所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，該檢測(cè)方法包括以下步驟本實(shí)施例選擇抗?jié)B水泥層在水中30°C時(shí)滲透系數(shù)的測(cè)定。步驟100 :樣品制備，用鉆取設(shè)備或其他剪切設(shè)備將防滲層制成規(guī)定尺寸的圓柱體或圓片狀，并置于滲流液中浸泡一定的時(shí)間；在本實(shí)施例中，將抗?jié)B水泥層制成直徑200mm厚30mm圓柱體，置于水中浸泡48小時(shí)。步驟110 :裝樣，打開(kāi)檢測(cè)倉(cāng)，將檢測(cè)樣品通過(guò)密封墊板置于檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔中的分隔孔板上，然后密封檢測(cè)倉(cāng)；在本實(shí)施例中，松開(kāi)調(diào)節(jié)螺桿214，取出壓帽213，取出上蓋212 ;選擇合適的密封墊板215 (親水或親油密封墊板215)置于倉(cāng)體基底20內(nèi)的分隔孔板22上；放上樣品16，安裝密封圈216 ;蓋上上蓋212，合上壓帽213，擰緊調(diào)節(jié)螺桿214。步驟120 :兩活塞容器為第一活塞容器11和第二活塞容器12，選擇滲流液，如果滲流液為水或pH5 pH9的酸堿溶液,則執(zhí)行步驟130 ;如果滲流液為有機(jī)溶劑,則執(zhí)行步驟140。步驟130 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵13、第一活塞容器11、進(jìn)液管路14、回流管路20和溢流閥29，同時(shí)關(guān)閉第二活塞容器12和出液管路33，驅(qū)動(dòng)泵13向第一活塞容器11加注滲流液，并通過(guò)第一活塞容器11向高壓腔23注入滲流液，在高壓腔23注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口 26、回流管路20和回流口 27注入低壓腔24并將低壓腔24內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，使得高壓腔23和低·壓腔24注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥29出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵13并關(guān)閉溢流閥29和回流管路20，打開(kāi)出液管路33，執(zhí)行步驟150 ;在本實(shí)施中，選擇滲流液類(lèi)型為水，向高壓腔23和低壓腔24注滿(mǎn)滲流流體。關(guān)閉控制閥42、44、48、49，打開(kāi)控制閥41、43、45、46,47,打開(kāi)溢流閥29。設(shè)置驅(qū)動(dòng)泵13注入壓力O. IMPa注入流速10 20mL/min，向第一活塞容器11加注滿(mǎn)水，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)泵13向高壓腔23和低壓腔24注入水；重復(fù)向第一活塞容器11加注滿(mǎn)水，由驅(qū)動(dòng)泵13向高壓腔23和低壓腔24注入水，直至溢流閥29出口有穩(wěn)定水流逸出后，停止驅(qū)動(dòng)泵13，關(guān)閉溢流閥29。調(diào)節(jié)第一活塞容器11中滲流液的體積為第一活塞容器11容積的三分之一至五分之四。關(guān)閉控制閥46、47，打開(kāi)控制閥48。步驟140 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵13、第二活塞容器12、進(jìn)液管路14、回流管路20和溢流閥29，同時(shí)關(guān)閉第一活塞容器11和出液管路33，驅(qū)動(dòng)泵13向第二活塞容器12加注滲流液，并通過(guò)第二活塞容器12向高壓腔23和低壓腔24注入滲流液，使得高壓腔23注入滲流液，在高壓腔23注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口 26、回流管路20和回流口 27注入低壓腔24并將低壓腔24內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥29出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵13并關(guān)閉溢流閥29和回流管路20，打開(kāi)出液管路33，執(zhí)行步驟150。步驟150 :通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置于檢測(cè)倉(cāng)21外部的恒溫控制箱5設(shè)定測(cè)試溫度，待恒溫控制箱5溫度平衡預(yù)定時(shí)間后測(cè)試；在本實(shí)施例中，設(shè)定測(cè)試溫度30°C，待恒溫控制箱5平衡30分鐘后測(cè)試。步驟160:開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵13，調(diào)節(jié)至預(yù)定的注入壓力，待滲流液收集容器31中有平穩(wěn)液滴或液流流出時(shí)，開(kāi)始測(cè)量；在本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)注入壓力為lOMPa。步驟170 :在一定的時(shí)間或滲流液收集容器中的滲流液收集達(dá)到IOg IOOg左右，停止測(cè)量；通過(guò)設(shè)置于所述樣品檢測(cè)單元外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元，記錄測(cè)試的溫度T、時(shí)間t，滲流量V，樣品測(cè)試壓差Λ P，通過(guò)公式計(jì)算出滲透系數(shù)。按式I計(jì)算滲透系數(shù)。
V. h. ηK = -~(式 I)
A-t- AP其中，K——滲透系數(shù)，cm/s ；t——測(cè)定時(shí)間，s ;
V——時(shí)間t內(nèi)的滲流量，cm3 ；A——試樣有效滲透而積，cm2 ；h-試驗(yàn)壓差下，試樣的厚度，cm ;ΔΡ——試驗(yàn)壓差，ΛΡ = P1-P2，其中，P1為注入壓力，P2為出口壓力，均以水柱高度計(jì)，cm(按IKPa相當(dāng)于IOcm水柱折算)；
權(quán)利要求
1.一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置包括 滲流液注入單元，包括并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器，以及驅(qū)動(dòng)所述兩活塞容器的驅(qū)動(dòng)泵； 樣品檢測(cè)單元，包括具有內(nèi)腔的檢測(cè)倉(cāng)，所述檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔通過(guò)分隔孔板分隔成上部的高壓腔和下部的低壓腔，在所述檢測(cè)倉(cāng) 的上端開(kāi)設(shè)有與所述高壓腔相連通的進(jìn)液口和溢流口，所述進(jìn)液口通過(guò)進(jìn)液管路與所述兩活塞容器相連接，在所述檢測(cè)倉(cāng)的下端開(kāi)設(shè)有與所述低壓腔相連通的回流口和排氣口，在所述排氣口外側(cè)連接有溢流閥，在所述檢測(cè)倉(cāng)外部、所述溢流口與所述回流口之間連接有回流管路； 收集單元，包括上端開(kāi)口的滲流液收集容器和重量測(cè)量裝置，所述滲流液收集容器置于所述重量測(cè)量裝置上，一出液管路的一端口與所述回流口相連通，其另一端口置于所述滲流液收集容器的上端口處； 在所述進(jìn)液管路、所述回流管路、所述出液管路上分別設(shè)有控制閥。
2.如權(quán)利要求I所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于所述檢測(cè)倉(cāng)外部的恒溫控制箱。
3.如權(quán)利要求2所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于所述樣品檢測(cè)單元外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元，所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與所述驅(qū)動(dòng)泵相連接，用于控制所述驅(qū)動(dòng)泵泵送壓力值；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)分別與設(shè)置于所述進(jìn)液管路、回流管路、出液管路上的壓力測(cè)量計(jì)相連，用于采集所述進(jìn)液管路、回流管路、出液管路上的壓力數(shù)據(jù)；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與設(shè)置于所述恒溫控制箱相連，用于控制所述恒溫控制箱的溫度和采集所述恒溫控制箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；所述控制及數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與所述重量測(cè)量裝置相連，用于采集滲流液收集容器中滲流液的重量數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述回流管路上連接有密封檢測(cè)單元，所述密封檢測(cè)單元包括高壓氮?dú)馄?，所述高壓氮?dú)馄客ㄟ^(guò)密封檢測(cè)管路與所述回流管路相連通，在所述密封檢測(cè)管路上設(shè)有控制閥。
5.如權(quán)利要求I所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)倉(cāng)包括上端開(kāi)放的倉(cāng)體，在所述倉(cāng)體的上端口處覆設(shè)有上蓋，所述上蓋通過(guò)壓帽與調(diào)節(jié)螺栓配合壓緊于所述倉(cāng)體的上端口，在所述上蓋與所述倉(cāng)體之間夾裝有密封圈。
6.如權(quán)利要求I所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述分隔孔板上鋪設(shè)有用于承載檢測(cè)樣品的密封墊板。
7.一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)方法，采用如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于，該檢測(cè)方法包括以下步驟 步驟100 :樣品制備，將防滲層制成規(guī)定尺寸的圓柱體或圓片狀，并置于滲流液中浸泡一定的時(shí)間； 步驟110 :裝樣，打開(kāi)檢測(cè)倉(cāng)，將檢測(cè)樣品通過(guò)密封墊板置于檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔中的分隔孔板上，然后密封檢測(cè)倉(cāng)； 步驟120 :所述兩活塞容器為第一活塞容器和第二活塞容器，選擇滲流液，如果滲流液為水或pH5 pH9的酸堿溶液,則執(zhí)行步驟130 ;如果滲流液為有機(jī)溶劑,則執(zhí)行步驟140 ； 步驟130 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵、第一活塞容器、進(jìn)液管路、回流管路和溢流閥，同時(shí)關(guān)閉第二活塞容器和出液管路，驅(qū)動(dòng)泵向第一活塞容器加注滲流液，并通過(guò)第一活塞容器向高壓腔注入滲流液，在高壓腔注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口、回流管路和回流口注入低壓腔并將低壓腔內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，使得高壓腔和低壓腔注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵并關(guān)閉溢流閥和回流管路，打開(kāi)出液管路，執(zhí)行步驟150 ； 步驟140 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵、第二活塞容器、進(jìn)液管路、回流管路和溢流閥，同時(shí)關(guān)閉第一活塞容器和出液管路，驅(qū)動(dòng)泵向第二活塞容器加注滲流液，并通過(guò)第二活塞容器向高壓腔注入滲流液，在高壓腔注滿(mǎn)后，滲流液經(jīng)溢流口、回流管路和回流口注入低壓腔并將低壓腔內(nèi)注滿(mǎn)滲流液，使得高壓腔和低壓腔注滿(mǎn)滲流液，直至溢流閥出口有穩(wěn)定滲流液溢出后，停止驅(qū)動(dòng)泵并關(guān)閉溢流閥和回流管路，打開(kāi)出液管路，執(zhí)行步驟150 ； 步驟150 :通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置于檢測(cè)倉(cāng)外部的恒溫控制箱設(shè)定測(cè)試溫度，待恒溫控制箱溫度平衡預(yù)定時(shí)間后測(cè)試； 步驟160 :開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)泵，調(diào)節(jié)至預(yù)定的注入壓力，待滲流液收集容器中有平穩(wěn)液滴或液流流出時(shí)，開(kāi)始測(cè)量； 步驟170 :在一定的時(shí)間或滲流液收集容器中的滲流液收集達(dá)到IOg IOOg左右，停止測(cè)量；通過(guò)設(shè)置于所述樣品檢測(cè)單元外部的控制及數(shù)據(jù)采集單元，記錄測(cè)試的溫度T、時(shí)間t，滲流量V，樣品測(cè)試壓差Λ P，通過(guò)公式計(jì)算出滲透系數(shù)。
8.如權(quán)利要求I所述的防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟100之前還包括密封性檢查，具體為 首先閉合并密封檢測(cè)倉(cāng)，關(guān)閉進(jìn)液管路、出液管路和溢流閥，打開(kāi)回流管路、打開(kāi)與回流管路連接的密封檢測(cè)單元的密封檢測(cè)管路、打開(kāi)與密封檢測(cè)管路一端連接的高壓氮?dú)馄?，向檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔中注入氮?dú)饧訅褐?0MPa，如果30分鐘內(nèi)內(nèi)腔無(wú)壓力降低，則執(zhí)行步驟.100 ;否則重新閉合并密封檢測(cè)倉(cāng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防滲層滲透系數(shù)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，包括滲流液注入單元，包括并聯(lián)設(shè)置的兩活塞容器和驅(qū)動(dòng)泵；樣品檢測(cè)單元，包括檢測(cè)倉(cāng)，檢測(cè)倉(cāng)的內(nèi)腔通過(guò)分隔孔板分隔成高壓腔和低壓腔，在檢測(cè)倉(cāng)的上端開(kāi)設(shè)有進(jìn)液口和溢流口，進(jìn)液口通過(guò)進(jìn)液管路與兩活塞容器相連接，檢測(cè)倉(cāng)下端開(kāi)設(shè)有回流口和排氣口，排氣口外側(cè)連接有溢流閥，溢流口與回流口之間連接有回流管路；收集單元，包括滲流液收集容器和重量測(cè)量裝置，出液管路的一端口與回流口相連通；在進(jìn)液管路、回流管路、出液管路上分別設(shè)有控制閥。本發(fā)明可改變滲流壓差、選擇不同滲流流體以及在不同溫度下，對(duì)不同防滲材料的滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)量，具有測(cè)量范圍大，測(cè)量精度高，適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102841045SQ20121030598
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者鄧皓, 陳宏坤, 劉玉龍, 劉光全, 陳昌照, 陳梅梅, 宋佳宇, 張華 , 許毓, 范俊欣, 劉鵬, 劉譯陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院