CN209027961U - 一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置 - Google Patents

Abstract

一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括土样固结系统、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统，所述土样固结系统左端通过左端出气孔和左端进气孔与流量法测量实时渗透率系统相连，所述土样固结系统右端通过右端出气孔和右端进气口与压力脉冲法测量实时渗透率系统相连，本实用新型装置采用气体作为渗透介质，不会对固结过程土样的排水产生明显的影响，能够为土样渗透率提供可靠的依据，有效降低渗透率试验的误差；本实用新型装置通过压力脉冲法测量实时渗透率系统，能够测量粒径尺寸较小的尾矿砂，解决现有技术难以测定粒径尺寸较小的尾矿砂的渗透率的测定问题。

Description

一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置

技术领域

本实用新型属于土工试验领域中的试验设备技术领域，具体涉及一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置。

背景技术

尾矿砂是一种通过对金属矿石一系列的加工和处理后排放的工业固体废物，现阶段的矿区产生的尾矿砂主要的也是最经济的处理方法是将采矿所产生的尾矿浆堆积在矿区附近有利的地形上，经自然脱水后形成尾矿坝。随着科学技术的发展为了提高金属矿的采收率，选矿工具更加的精细化，成熟化，导致选矿厂排放出的尾矿砂的颗粒半径越来越小，从而使其渗透率也随之变得越来越小，甚至有些选矿厂排放的尾矿砂的渗透率已经接近于黏土的渗透率。粒径较大的尾矿砂固结后，其相应的渗透率较高，使用常规渗透仪即可测试到其相应的渗透系数的测定。但是对于颗粒半径较小的尾矿砂，固结初期，其渗透率相对较高；固结后期由于土样颗粒逐渐被压实渗透率迅速降低，使用常规的渗透装置和方法很难实现细粒尾矿砂低渗透率的测定。另外，固结过程中尾矿砂渗透率是一个随着时间、压力、孔隙度的变化而不断变化着的变量。目前大部分的固结渗透联合测定的装置只能测量固结前和固结后的试样的渗透率，并不能很好的反映出固结过程中尾矿砂渗透率的动态变化过程和特点，而且固结过程中的孔隙水压力的变化和土的密度变化也不能得到很好的反映。针对细粒尾矿砂在经过固结后，颗粒之间排列的更加致密，此时使用流量法很难测定出真实的渗透率，且会产生较大的误差，甚至无法获得准确的渗透率。此外，由于尾矿砂在固结过程中通常是气水混合的状态，而且常规固结渗透装置通常使用水作为渗透介质，然而固结过程中随着土颗粒之间的空隙中的水分逐渐被挤出，土样中一部分的水和渗透介质的水一同被排出，导致我们不能够获得准确的土样的渗透率，这样测量出来的试验数据不能够为实际工程应用提供可靠的参考和依据。

实用新型内容

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括土样固结系统、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统，所述土样固结系统左端通过左端出气孔和左端进气孔与流量法测量实时渗透率系统相连，所述土样固结系统右端通过右端出气孔和右端进气口与压力脉冲法测量实时渗透率系统相连。

所述土样固结系统包括底座，底座顶部设置有钢化玻璃固结室，钢化玻璃固结室内腔底部设置有下端透水石，所述底座顶端依次开设有左端进气孔、集水孔和右端进气孔，所述左端进气孔内设置有左端第二半透膜，左端第二半透膜顶部设置有左端第二透水石，左端第二透水石上表面与下端透水石下表面贴合，所述集水孔内设置有缠绕防渗带的陶土板，所述右端进气孔内设置有右端第二半透膜，右端第二半透膜顶部设置有右端第二透水石，右端第二透水石上表面与下端透水石下表面贴合，所述集水孔通过管路与集水杯相连，且集水杯和集水孔之间的管路上设置有八号阀门，所述下端透水石顶部设置有下端滤纸，下端滤纸顶部设置有土样，土样顶部设置有上端滤纸，上端滤纸顶部设置有上端透水石，上端透水石外壁设置有上座，上座底端凹槽与钢化玻璃固结室顶端相连，所述上端透水石顶部设置有传压活塞，传压活塞底端从左至右依次开设有左端出气孔和右端出气孔，所述左端出气孔内设置有左端第一半透膜，左端第一半透膜顶部设置有左端第一透水石，左端第一透水石下表面与上端透水石上表面贴合，所述右端出气孔内设置有右端第一半透膜，右端第一半透膜顶部设置有右端第一透水石，右端第一透水石下表面与上端透水石上表面贴合，所述传压活塞顶部设置有轴压室，轴压室的油压室部分外端侧壁中部设置有固定平台，固定平台与轴压室的压头之间左端和右端分别设置有第二位移传感器和第一位移传感器，且第二位移传感器和第一位移传感器测量端与传压活塞上表面贴合，所述固定平台与上座之间均匀设置有四个调平螺栓，所述轴压室的油压室顶端侧壁设置有水平仪，所述轴压室的油压室顶端进油口通过供油管路与油压泵相连，且油压泵和进油口之间的管路上依次设置有压力表和九号阀门。

所述压力脉冲法测量实时渗透率系统包括右端第一气压传感器、右端第二气压传感器、第一气罐、第二气罐、右端第一加压气泵、右端第二加压气泵、右端调压表和右端气瓶，所述右端气瓶进出气端通过管路与右端调压表一端相连，右端调压表另一端通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与右端第二加压气泵和右端第一加压气泵一端相连，所述右端第二加压气泵与右端调压表之间管路上设置有十七号阀门，所述右端第一加压气泵与右端调压表之间管路上设置有十八号阀门，所述右端第二加压气泵进气端通过管路与第二气罐出气端相连，所述第二气罐与右端第二加压气泵之间管路上设置有十五号阀门，所述第二气罐进气端管路与三通一个接口相连，三另外两个接口分别与右端出气孔和管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另外两个接口分别通过管路分别与十四号阀门和十一号阀门一端相连，所述十四号阀门另一端与大气相通，所述十一号阀门另一端通过管路与右端第一气压传感器相连，所述右端出气孔与三通之间的连接管路上设置有十号阀门，所述右端右端第一加压泵出气端通过管路与第一气罐进气端相连，且右端第一加压泵和第一气罐之间的管路上设置有十六号阀门，所述第一气罐的出气端与管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另两个接口通过管路分别与十三号阀门和十二号阀门一端相连，十二号阀门另一端通过管路与右端进气孔相连，所述十三号阀门另一端通过管路与右端第二气压传感器相连。

流量法测量实时渗透率系统包括第一流量计、第二流量计、第三流量计、左端气瓶、左端调压表、左端加压气泵、左端第一气压传感器和左端第二气压传感器，左端气瓶出气端通过管路与左端调压表进气端相连，左端调压表出气端通过管路与左端加压气泵进气端相连，左端调压表与左端加压气泵之间的管路上设置有六号阀门，左端加压气泵出气端与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与五号阀门和七号阀门一端相连，七号阀门另一端通过管路与左端进气孔相连，所述五号阀门另一端与左端第二气压传感器相连，所述第一流量计、第二流量计和第三流量计通过管路分别与一号阀门、二号阀门和三号阀门一端相连，一号阀门、二号阀门和三号阀门另一端通过管路与四通的三个接口相连，四通的另一个接口通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别通过管路与左端出气孔和四号阀门一端相连，四号阀门另一端通过管路与左端第一气压传感器相连。

所述数据采集处理系统包括数据采集器和数据处理器，所述数据处理器输入端与数据采集器输出端相连，所述数据采集器的输出端分别与第一流量计、第二流量计、第三流量计、左端加压气泵、左端第一气压传感器、左端第二气压传感器、右端第二加压气泵、右端第一加压气泵、右端第一气压传感器、右端第二气压传感器、油压泵、第一位移传感器和第二位移传感器输出端相连。

一种能够测定粗粒尾矿砂实时固结渗透参数的方法，采用一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括以下步骤，

步骤1，在试验开始之前关闭所有阀门，将未土样固结系统、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统相连接，连接后对整个系统进行检漏，首先打开六号阀门、七号阀门、十号阀门、十二号阀门、十五号阀门和十六号阀门，其次打开左端加压气泵、右端第一加压气泵和右端第二加压气泵进气端与出气端，最后打开左端气瓶向整个系统中注气，通过左端加压气泵将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门，打开十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，并在十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门和管路接口处涂抹检漏液，观察是否有气泡产生，两个小时后整个系统内压力不变，并且十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门与管路接口处没有气泡产生，则整个系统没有明显泄露现象发生，误差在可控范围内；当十一号阀门、十三号阀门、四号阀门或五号阀门与管路接口处有气泡产生，关闭十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，再次旋拧管路接口处的螺母，打开六号阀门再次向整个系统中注气，通过左端加压气泵将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门，打开十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，并在十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门和管路接口处涂抹检漏液，不断重复此过程，直至没有气泡产生，打开与空气相连通管路上的十四号阀门，放空整个系统中的气体，随后将打开的所有阀门关闭，准备进行试验；

步骤2，检漏工作完成后，首先将钢化玻璃固结室从底座上拆卸下来，其次在底座上的左端进气孔和右端进气孔内分别放入左端第二半透膜和右端第二半透膜，然后将左端第二透水石和右端第二透水石分别放在左端第二半透膜和右端第二半透膜上，最后在底座上的集水孔内放入缠绕防渗带的陶土板；

步骤3，通过钢化玻璃固结室取土样，在钢化玻璃固结室中土样的上下表面分别设置上端滤纸和下端滤纸，上端滤纸上面防置上端透水石，钢化玻璃固结室的下端滤纸下面防置下端透水石，然后钢化玻璃固结室安装与土样固结系统的底座顶端；

步骤4，在传压活塞的左端出气孔和右端出气孔内分别放入左端第一半透膜和右端第一半透膜，然后在左端出气孔和右端出气孔内分别放入左端第一透水石和右端第一透水石，在传压活塞表面涂抹黄油安装于土样固结系统的上端透水石顶部，最后将轴压室安装于传压活塞顶部；

步骤5，将固定平台通过调平螺栓与土样固结系统的上座固定在一起，观察水平仪中的气泡是否在中心位置，若没有在中心位置，调节调平螺栓使水平仪中的气泡居中，打开油压泵向轴压室中注油，推动传压活塞的下端与上端透水石接触并停止加压，调整第一位移传感器和第二位移传感器的位置并采集试验数据，记录下第一位移传感器和第二位移传感器的初始数值，打开与集液杯连通的管路上的八号阀门；

步骤6，关闭流量法测量实时渗透率系统中的七号阀门、三号阀门、二号阀门和一号阀门，打开四号阀门、五号阀门和六号阀门，打开左端气瓶向流量法测量实时渗透率系统中注气，此时压力脉冲法测量实时渗透率系统不工作，利用左端加压气泵加载到试验已经设计好的气压后，关闭六号阀门；打开一号阀门、二号阀门或三号阀门中的任一阀门与管路相通，依据试验预先设计的荷载加载级别，利用油压泵向轴压室注油，轴压室推动传压活塞向土样加载轴向压力，同时打开左端进气孔前的七号阀门；

步骤7，重复步骤6；

步骤8，流量法测量实时渗透率系统中左端加压气泵、左端第一气压传感器、左端第二气压传感器、第一流量计、第二流量计和第三流量计的输出端将测量的数据不断反馈给数据采集器，记录固结试验过程气体的体积、流量和压力随时间变化的数据，并通过数据采集器将采集的数据反馈给数据处理器计算出土样在固结过程中渗透率，并绘制出渗透率随时间的变化曲线。

一种能够测定细粒尾矿砂实时固结渗透参数的方法，采用一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括以下步骤，

步骤1，在试验开始之前关闭所有阀门，将未土样固结系统、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统相连接，连接后对整个系统进行检漏，首先打开六号阀门、七号阀门、十号阀门、十二号阀门、十五号阀门和十六号阀门，其次打开左端加压气泵、右端第一加压气泵和右端第二加压气泵进气端与出气端，最后打开左端气瓶向整个系统中注气，通过左端加压气泵将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门，打开十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，并在十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门和管路接口处涂抹检漏液，观察是否有气泡产生，两个小时后整个系统内压力不变，并且十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门与管路接口处没有气泡产生，则整个系统没有明显泄露现象发生，误差在可控范围内；当十一号阀门、十三号阀门、四号阀门或五号阀门与管路接口处有气泡产生，关闭十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，再次旋拧管路接口处的螺母，打开六号阀门再次向整个系统中注气，通过左端加压气泵将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门，打开十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门，并在十一号阀门、十三号阀门、四号阀门和五号阀门和管路接口处涂抹检漏液，不断重复此过程，直至没有气泡产生，打开与空气相连通管路上的十四号阀门，放空整个系统中的气体，随后将打开的所有阀门关闭，准备进行试验；

步骤2，检漏工作完成后，首先将钢化玻璃固结室从底座上拆卸下来，其次在底座上的左端进气孔和右端进气孔内分别放入左端第二半透膜和右端第二半透膜，然后将左端第二透水石和右端第二透水石分别放在左端第二半透膜和右端第二半透膜上，最后在底座上的集水孔内放入缠绕防渗带的陶土板；

步骤3，通过钢化玻璃固结室取土样，在钢化玻璃固结室中土样的上下表面分别设置上端滤纸和下端滤纸，上端滤纸上面防置上端透水石，钢化玻璃固结室的下端滤纸下面防置下端透水石，然后钢化玻璃固结室安装与土样固结系统的底座顶端；

步骤4，在传压活塞的左端出气孔和右端出气孔内分别放入左端第一半透膜和右端第一半透膜，然后在左端出气孔和右端出气孔内分别放入左端第一透水石和右端第一透水石，在传压活塞表面涂抹黄油安装于土样固结系统的上端透水石顶部，最后将轴压室安装于传压活塞顶部；

步骤5，将固定平台通过调平螺栓与固结系统固定在一起，观察水平仪中的气泡是否在中心位置，若没有在中心位置，调节调平螺栓使水平仪中的气泡居中，打开油压泵向轴压室中注油，推动传压活塞的下端与上端透水石并停止加压，调整第一位移传感器和第二位移传感器的位置并采集试验数据，记录下第一移传感器和第二位移传感器的初始数值，打开与集液杯连通管路上的八号阀门；

步骤6，关闭流量法测量实时渗透率系统中的七号阀门311、三号阀门314、二号阀门313和一号阀门312，打开四号阀门307、五号阀门308和六号阀门309，打开左端气瓶向流量法测量实时渗透率系统中注气，利用左端加压气泵加载到试验已经设计好的气压后，关闭六号阀门；打开一号阀门、二号阀门或三号阀门中的任一阀门与管路相通，依据试验预先设计的荷载加载级别，利用油压泵向轴压室注油，轴压室推动传压活塞向土样加载轴向压力，同时打开左端进气孔前的七号阀门；

步骤7，在试验初期阶段，不断重复步骤6；同时检查压力脉冲法测量实时渗透率系统中右端进气孔前的十二号阀门，压力脉冲法测量实时渗透率系统上端部分与空气相通的十四号阀门是否关闭，打开右端气瓶向压力脉冲法测量实时渗透率系统中注气，利用右端第一加压气泵加载到试验设计好的气压后，关闭右端气瓶前的十七号阀门和十八号阀门；

步骤8，随着试验的进行，当利用流量法测量土样渗透率出现较大误差时，关闭流量法测量实时渗透率系统与土样固结系统连通管路上的一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门和七号阀门，打开压力脉冲法测量实时渗透率系统中与土样固结系统相通管路前的十号阀门和十二号阀门；

步骤9，压力脉冲法测量实时渗透率系统的测量初期，土样固结系统上下两端气压差短时间内达到平衡，然后通过打开十四号阀门放掉系统中的气体，重新向系统中注气，重复步骤8；

步骤10，左端加压气泵、右端第一加压气泵、右端第二加压气泵、左端第一气压传感器、左端第二气压传感器、右端第一气压传感器、右端第二气压传感器及流量计输出端将测量的数据不断反馈给数据采集器，记录流量法测量实时渗透率系统采集到的固结试验过程气体的体积、流量和压力随时间变化的数据；记录压力脉冲法测量实时渗透率系统采集到的固结试验过程中气体压力和体积随时间变化的压降数据，并通过数据采集器将采集的数据反馈给数据处理器，通过数据处理器计算出土样在固结过程中渗透率，并绘制出渗透率随时间的变化曲线。

本实用新型的有益效果为，

1、本实用新型装置钢化玻璃固结室的设置能够方便的通过钢化玻璃固结室观察固结过程中土样的变化情况，而且钢化玻璃固结室能够承受2MPA的轴压，满足试验中施加轴压大小的需求。

2、本实用新型装置中传压活塞通过采用配合公差的方式进行设计，并且传压活塞与上座之间设置有密封圈，保证了土样固结试验中土样固结系统的气密封。

3、本实用新型装置采用气体作为渗透介质，不会对固结过程土样的排水产生明显的影响，能够为土样渗透率提供可靠的依据，有效降低渗透率试验的误差。

4、本实用新型装置通过压力脉冲法测量实时渗透率系统，能够测量粒径尺寸较小的尾矿砂，解决现有技术难以测定粒径尺寸较小的尾矿砂的渗透率的测定问题；由于尾矿砂的粒径的范围较大，本实用新型装置既能通过压力脉冲法测量实时渗透率系统也能通过流量法测量实时渗透率系统中的实时固结过程中的渗透率，采用流量法测量实时渗透率系统时液体的流量计精度不够时，可以通过在管路上接入量程更小的流量计进行测量，以保证试验数据的准确性，本实用新型装置具有多量程的特点，克服了传统渗透仪无法测量低渗土样的缺点。

5、本实用新型可以在加载轴向应力的条件下，同时测量固结过程中的尾矿砂的固结和渗透率的试验数据，并经过数据采集处理系统的处理得到尾矿砂在固结过程中的实时渗透率的曲线。

6、本实用新型装置也可以进行不同含水率在轴向压力加载条件下的尾矿砂的固结和渗透参数的试验，适用范围广。

7、本实用新型装置不仅能够实现尾矿砂在固结条件下的固结参数和渗透率参数的联合测定，也可以简单的测定尾矿砂的固结系数，还能够测量在有无轴向应力条件下的尾矿砂的渗透率。

8、本实用新型可以实现在加载2MPa以内的轴向荷载的条件下，应力固结过程中的尾矿砂的固结和渗透参数的测定试验，试验中的轴向压力加载速率和加载级数可以通过计算机人为控制。试验过程中，数据采集处理系统通过对收集的试验数据进行处理，最终得到尾矿砂在固结过程中的不同应力加载级数下的实时渗透率的曲线；试验过程中所有的试验数据均为自动采集，不需要人工记录，试验系统稳定性好，容易拆卸，具有很高的测量精度。

附图说明

图1为本实用新型装置整体结构示意图；

图2为本实用新型装置土样固结系统结构示意图；

1-土样固结系统，101-底座，102-钢化玻璃固结室，103-下端透水石，104-左端进气孔，105-集水孔，106-右端进气孔，107-左端第二透水石，108-左端第二半透膜，109-缠绕防渗带的陶土板，110-右端第二透水石，111-右端第二半透膜，112-集水杯，113-下端滤纸，114-土样，115-上端滤纸，116-上端透水石，117-上座，118-传压活塞，119-左端出气孔，120-右端出气孔，121-左端第一透水石，122-左端第一半透膜，123-右端第一透水石，124-右端第一半透膜，125-轴压室，126-固定平台，127-第二位移传感器，128-第一位移传感器，129-调平螺栓，130-水平仪，131-油压泵，132-压力表，133-八号阀门，134-九号阀门，201-右端第一气压传感器，202-右端第二气压传感器，203-第一气罐，204-第二气罐，205-右端第一加压气泵，206-右端第二加压气泵，207-右端调压表，208-右端气瓶，209-十七号阀门，210-十八号阀门，211-十五号阀门，212-十四号阀门，213-十一号阀门，214-十六号阀门，215-十三号阀门，216-十二号阀门，217-十号阀门，301-第一流量计，302-第二流量计，303-第三流量计，304-左端气瓶，305-左端调压表，306-左端加压气泵，307-左端第一气压传感器，308-左端第二气压传感器，309-六号阀门，310-五号阀门，311-七号阀门，312-一号阀门，313-二号阀门，314-三号阀门，315-四号阀门，4-数据采集处理系统，401-数据采集器，402-数据处理器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括土样固结系统1、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统4，所述土样固结系统1左端通过左端出气孔119和左端进气孔104与流量法测量实时渗透率系统相连，所述土样固结系统1右端通过右端出气孔120和右端进气口106与压力脉冲法测量实时渗透率系统相连。

所述土样固结系统1包括底座101，底座101顶部设置有钢化玻璃固结室102，钢化玻璃固结室102内腔底部设置有下端透水石103，所述底座101顶端依次开设有左端进气孔104、集水孔105和右端进气孔106，所述左端进气孔104内设置有左端第二半透膜108，左端第二半透膜108顶部设置有左端第二透水石107，左端第二透水石107上表面与下端透水石103下表面贴合，所述集水孔105内设置有缠绕防渗带的陶土板109，所述右端进气孔106内设置有右端第二半透膜111，右端第二半透膜111顶部设置有右端第二透水石110，右端第二透水石110上表面与下端透水石103下表面贴合，所述集水孔105通过管路与集水杯112相连，且集水杯112和集水孔105之间的管路上设置有八号阀门133，所述下端透水石103顶部设置有下端滤纸113，下端滤纸113顶部设置有土样114，土样114顶部设置有上端滤纸115，上端滤纸115顶部设置有上端透水石116，上端透水石116外壁设置有上座117，上座117底端凹槽与钢化玻璃固结室102顶端相连，所述上端透水石116顶部设置有传压活塞118，传压活塞118底端从左至右依次开设有左端出气孔119和右端出气孔120，所述左端出气孔119内设置有左端第一半透膜122，左端第一半透膜122顶部设置有左端第一透水石121，左端第一透水石121下表面与上端透水石116上表面贴合，所述右端出气孔120内设置有右端第一半透膜124，右端第一半透膜124顶部设置有右端第一透水石123，右端第一透水石123下表面与上端透水石116上表面贴合，所述传压活塞118顶部设置有轴压室125，轴压室125的油压室部分外端侧壁中部设置有固定平台126，固定平台126与轴压室125的压头之间对称设置有第二位移传感器127和第一位移传感器128，且第二位移传感器127和第一位移传感器128测量端与传压活塞118上表面贴合，通过第一位移传感器128和第二位移传感器127的配合测量，减小试验中的测量和读取数值的误差，所述固定平台126与上座117之间均匀设置有四个调平螺栓129，调平螺栓129不仅起到固定平台126与上座117固定安装的作用，调平螺栓129还起到调节轴压室125位于水平状态，保证轴压的加载方向是垂直的，所述轴压室125的油压室顶端侧壁设置有水平仪130，所述轴压室125的油压室顶端进油口通过供油管路与油压泵131相连，且油压泵131和进油口之间的管路上依次设置有压力表132和九号阀门134。

所述压力脉冲法测量实时渗透率系统包括右端第一气压传感器201、右端第二气压传感器202、第一气罐203、第二气罐204、右端第一加压气泵205、右端第二加压气泵206、右端调压表207和右端气瓶208，所述右端气瓶208进出气端通过管路与右端调压表207一端相连，右端调压表207另一端通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与右端第二加压气泵206和右端第一加压气泵205一端相连，所述右端第二加压气泵206与右端调压表207之间管路上设置有十七号阀门209，所述右端第一加压气泵205与右端调压表207之间管路上设置有十八号阀门210，所述右端第二加压气泵206进气端通过管路与第二气罐204出气端相连，所述第二气罐204与右端第二加压气泵206之间管路上设置有十五号阀门211，所述第二气罐204进气端管路与三通一个接口相连，三通另外两个接口分别与右端出气孔120和管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另外两个接口分别通过管路与十四号阀门212和十一号阀门213一端相连，所述十四号阀门212另一端与大气相通，所述十一号阀门213另一端通过管路与右端第一气压传感器201相连，所述右端出气孔120与三通之间的连接管路上设置有十号阀门217，所述右端第一加压泵205出气端通过管路与第一气罐203进气端相连，且右端第一加压205泵和第一气罐203之间的管路上设置有十六号阀门214，所述第一气罐203的出气端与管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另两个接口通过管路分别与十三号阀门215和十二号阀门216一端相连，十二号阀门216另一端通过管路与右端进气孔106相连，所述十三号阀门215另一端通过管路与右端第二气压传感器202相连。

流量法测量实时渗透率系统包括第一流量计301、第二流量计302、第三流量计303、左端气瓶304、左端调压表305、左端加压气泵306、左端第一气压传感器307和左端第二气压传感器308，所述左端气瓶304出气端通过管路与左端调压表305进气端相连，左端调压表305出气端通过管路与左端加压气泵306进气端相连，左端调压表305与左端加压气泵306之间的管路上设置有六号阀门309，左端加压气泵306出气端与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与五号阀门310和七号阀门311一端相连，七号阀门311另一端通过管路与左端进气孔104相连，所述五号阀门310另一端与左端第二气压传感器308相连，所述第一流量计301、第二流量计302和第三流量计303通过管路分别与一号阀门312、二号阀门313和三号阀门314一端相连，一号阀门312、二号阀门313和三号阀门314另一端通过管路与四通的三个接口相连，四通的另一个接口通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别通过管路与左端出气孔119和四号阀门315一端相连，四号阀门315另一端通过管路与左端第一气压传感器307相连。

所述数据采集处理系统4包括数据采集器401和数据处理器402，所述数据处理器402输入端与数据采集器401输出端相连，所述数据采集器401的输出端分别与第一流量计301、第二流量计302、第三流量计303、左端加压气泵306、左端第一气压传感器307、左端第二气压传感器308、右端第二加压气泵206、右端第一加压气泵205、右端第一气压传感器201、右端第二气压传感器202、油压泵131、第一位移传感器128和第二位移传感器127输出端相连。

实施例1

本实施例方法适用于粗尾矿砂固结过程中土样实时渗透率的测量。

一种能够测定粗粒尾矿砂实时固结渗透参数的方法，采用一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括以下步骤，

步骤1，在试验开始之前关闭所有阀门，将未装有土样的土样固结系统1、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统4相连接，连接后对整个系统进行检漏，首先打开六号阀门309、七号阀门311、十号阀门217、十二号阀门216、十五号阀门211和十六号阀门214，其次打开左端加压气泵306、右端第一加压气泵205和右端第二加压气泵206进气端与出气端，最后打开左端气瓶304向整个系统中注气，通过左端加压气泵306将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门309，打开十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，并在十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310和管路接口处涂抹检漏液，观察是否有气泡产生，两个小时后整个系统内压力不变，并且十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310与管路接口处没有气泡产生，则整个系统没有明显泄露现象发生，误差在可控范围内；当十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315或五号阀门310与管路接口处有气泡产生，关闭十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，再次旋拧管路接口处的螺母，打开六号阀门309再次向整个系统中注气，通过左端加压气泵306将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门309，打开十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，并在十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310和管路接口处涂抹检漏液，不断重复此过程，直至没有气泡产生，打开与空气相连通管路上的十四号阀门212，放空整个系统中的气体，随后将打开的所有阀门关闭，准备进行试验；

步骤2，检漏工作完成后，首先将钢化玻璃固结室102从底座101上拆卸下来，其次在底座101上的左端进气孔104和右端进气孔106内分别放入左端第二半透膜108和右端第二半透膜111，然后将左端第二透水石107和右端第二透水石110分别放在左端第二半透膜108和右端第二半透膜111上，最后在底座101上的集水孔105内放入缠绕防渗带的陶土板109；

步骤3，通过钢化玻璃固结室102取土样114，在钢化玻璃固结室102中土样114的上下表面分别设置上端滤纸115和下端滤纸113，上端滤纸115上面防置上端透水石116，钢化玻璃固结室102的下端滤纸113下面防置下端透水石103，然后钢化玻璃固结室102安装与土样固结系统1的底座101顶端；

步骤4，在传压活塞118的左端出气孔119和右端出气孔120内分别放入左端第一半透膜122和右端第一半透膜124，然后在左端出气孔119和右端出气孔120内分别放入左端第一透水石121和右端第一透水石123，在传压活塞118表面涂抹黄油安装于土样固结系统1的上端透水石116顶部，最后将轴压室125安装于传压活塞118顶部；

步骤5，将固定平台126通过调平螺栓129与土样固结系统1的上座117固定在一起，观察水平仪130中的气泡是否在中心位置，若没有在中心位置，调节调平螺栓129使水平仪130中的气泡居中，打开油压泵131向轴压室125中注油，推动传压活塞118的下端与上端透水石116接触并停止加压，调整第一位移传感器128和第二位移传感器127的位置并采集试验数据，记录下第一位移传感器128和第二位移传感器127的初始数值，打开与集液杯112连通的管路上的八号阀门133；

步骤6，关闭流量法测量实时渗透率系统中的七号阀门311、三号阀门314、二号阀门313和一号阀门312，打开四号阀门315、五号阀门310和六号阀门309，打开左端气瓶304向流量法测量实时渗透率系统中注气，此时压力脉冲法测量实时渗透率系统不工作，利用左端加压气泵306加载到试验已经设计好的气压后，关闭六号阀门309；打开一号阀门312、二号阀门313或三号阀门314中的任一阀门与管路相通，依据试验预先设计的荷载加载级别，利用油压泵131向轴压室125注油，轴压室125推动传压活塞118向土样114加载轴向压力，同时打开左端进气孔104前的七号阀门311；

步骤7，重复步骤6，在固结的初期土样114的渗透率较大，渗透介质通过土样114的时间较快，系统中的气体压力在较短的时间内平衡，因此需要重复步骤6，步骤6的重复次数根据具体的试验情况确定；

步骤8，流量法测量实时渗透率系统中左端加压气泵306、左端第一气压传感器307、左端第二气压传感器308、第一流量计301、第二流量计302和第三流量计303的输出端将测量的数据不断反馈给数据采集器401，记录固结试验过程气体的体积、流量和压力随时间变化的数据，并通过数据采集器401将采集的数据反馈给数据处理器402计算出土样在固结过程中渗透率，并绘制出渗透率随时间的变化曲线。

实施例2

本实施例方法适用于细尾矿砂固结过程中土样实时渗透率的测量。

一种能够测定细粒尾矿砂实时固结渗透参数的方法，采用一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，包括以下步骤，

步骤1，在试验开始之前关闭所有阀门，将未装有土样的土样固结系统1、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统4相连接，连接后对整个系统进行检漏，首先打开六号阀门309、七号阀门311、十号阀门217、十二号阀门216、十五号阀门211和十六号阀门214，其次打开左端加压气泵306、右端第一加压气泵205和右端第二加压气泵206进气端与出气端，最后打开左端气瓶304向整个系统中注气，通过左端加压气泵306将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门309，打开十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，并在十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310和管路接口处涂抹检漏液，观察是否有气泡产生，两个小时后整个系统内压力不变，并且十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310与管路接口处没有气泡产生，则整个系统没有明显泄露现象发生，误差在可控范围内；当十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315或五号阀门310与管路接口处有气泡产生，关闭十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，再次旋拧管路接口处的螺母，打开六号阀门309再次向整个系统中注气，通过左端加压气泵306将整个系统中的压力调整到0.5MPA，关闭六号阀门309，打开十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310，并在十一号阀门213、十三号阀门215、四号阀门315和五号阀门310和管路接口处涂抹检漏液，不断重复此过程，直至没有气泡产生，打开与空气相连通管路上的十四号阀门212，放空整个系统中的气体，随后将打开的所有阀门关闭，准备进行试验；

步骤2，检漏工作完成后，首先将钢化玻璃固结室102从底座101上拆卸下来，其次在底座101上的左端进气孔104和右端进气孔106内分别放入左端第二半透膜108和右端第二半透膜111，然后将左端第二透水石107和右端第二透水石110分别放在左端第二半透膜108和右端第二半透膜111上，最后在底座101上的集水孔105内放入缠绕防渗带的陶土板109；

步骤3，通过钢化玻璃固结室102取土样，在钢化玻璃固结室102中土样114的上下表面分别设置上端滤纸115和下端滤纸113，上端滤纸115上面防置上端透水石116，钢化玻璃固结室102的下端滤纸113下面防置下端透水石103，然后钢化玻璃固结室102安装与土样固结系统1的底座101顶端；

步骤4，在传压活塞118的左端出气孔119和右端出气孔120内分别放入左端第一半透膜122和右端第一半透膜124，然后在左端出气孔119和右端出气孔120内分别放入左端第一透水石121和右端第一透水石123，在传压活塞118表面涂抹黄油安装于土样固结系统1的上端透水石116顶部，最后将轴压室125安装于传压活塞118顶部；

步骤5，将固定平台126通过调平螺栓129与土样固结系统1固定在一起，观察水平仪130中的气泡是否在中心位置，若没有在中心位置，调节调平螺栓129使水平仪130中的气泡居中，打开油压泵131向轴压室125中注油，推动传压活塞118的下端与上端透水石116并停止加压，调整第一位移传感器128和第二位移传感器127的位置并采集试验数据，记录下第一移传感器128和第二位移传感器127的初始数值，打开与集液杯112连通管路上的八号阀门133；

步骤6，关闭流量法测量实时渗透率系统中的七号阀门311、三号阀门314、二号阀门313和一号阀门312，打开四号阀门315、五号阀门310和六号阀门309，打开左端气瓶304向流量法测量实时渗透率系统中注气，利用左端加压气泵306加载到试验已经设计好的气压后，关闭六号阀门309；打开一号阀门312、二号阀门313或三号阀门314中的任一阀门与管路相通，依据试验预先设计的荷载加载级别，利用油压泵131向轴压室125注油，轴压室125推动传压活塞118向土样114加载轴向压力，同时打开左端进气孔104前的七号阀门311；

步骤7，在试验初期阶段，不断重复步骤6；同时检查压力脉冲法测量实时渗透率系统中右端进气孔106前的十二号阀门216，压力脉冲法测量实时渗透率系统上端部分与空气相通的十四号阀门212是否关闭，打开右端气瓶208向压力脉冲法测量实时渗透率系统中注气，利用右端第一加压气泵205加载到试验设计好的气压后，关闭右端气瓶208前的十七号阀门209和十八号阀门210；

步骤8，随着试验的进行，当利用流量法测量土样渗透率出现较大误差时，关闭流量法测量实时渗透率系统与土样固结系统1连通管路上的一号阀门312、二号阀门313、三号阀门314、四号阀门315和七号阀门311，打开压力脉冲法测量实时渗透率系统中与土样固结系统1相通管路前的十号阀门217和十二号阀门216；

步骤9，压力脉冲法测量实时渗透率系统的测量初期，土样固结系统1上下两端气压差短时间内达到平衡，然后通过打开十四号阀门212放掉系统中的气体，重新向系统中注气，重复步骤8，步骤8的重复次数根据具体的试验而定；

步骤10，左端加压气泵306、右端第一加压气泵205、右端第二加压气泵206、左端第一气压传感器307、左端第二气压传感器308、右端第一气压传感器201、右端第二气压传感器202及流量计输出端将测量的数据不断反馈给数据采集器401，记录流量法测量实时渗透率系统采集到的固结试验过程气体的体积、流量和压力随时间变化的数据；记录压力脉冲法测量实时渗透率系统采集到的固结试验过程中气体压力和体积随时间变化的压降数据，并通过数据采集器401将采集的数据反馈给数据处理器402，通过数据处理器402计算出土样114在固结过程中渗透率，并绘制出渗透率随时间的变化曲线。

Claims (5)

1.一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，其特征在于，包括土样固结系统、压力脉冲法测量实时渗透率系统、流量法测量实时渗透率系统和数据采集处理系统，所述土样固结系统左端通过左端出气孔和左端进气孔与流量法测量实时渗透率系统相连，所述土样固结系统右端通过右端出气孔和右端进气口与压力脉冲法测量实时渗透率系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，其特征在于：所述土样固结系统包括底座，底座顶部设置有钢化玻璃固结室，钢化玻璃固结室内腔底部设置有下端透水石，所述底座顶端依次开设有左端进气孔、集水孔和右端进气孔，所述左端进气孔内设置有左端第二半透膜，左端第二半透膜顶部设置有左端第二透水石，左端第二透水石上表面与下端透水石下表面贴合，所述集水孔内设置有缠绕防渗带的陶土板，所述右端进气孔内设置有右端第二半透膜，右端第二半透膜顶部设置有右端第二透水石，右端第二透水石上表面与下端透水石下表面贴合，所述集水孔通过管路与集水杯相连，且集水杯和集水孔之间的管路上设置有八号阀门，所述下端透水石顶部设置有下端滤纸，下端滤纸顶部设置有土样，土样顶部设置有上端滤纸，上端滤纸顶部设置有上端透水石，上端透水石外壁设置有上座，上座底端凹槽与钢化玻璃固结室顶端相连，所述上端透水石顶部设置有传压活塞，传压活塞底端从左至右依次开设有左端出气孔和右端出气孔，所述左端出气孔内设置有左端第一半透膜，左端第一半透膜顶部设置有左端第一透水石，左端第一透水石下表面与上端透水石上表面贴合，所述右端出气孔内设置有右端第一半透膜，右端第一半透膜顶部设置有右端第一透水石，右端第一透水石下表面与上端透水石上表面贴合，所述传压活塞顶部设置有轴压室，轴压室的油压室部分外端侧壁中部设置有固定平台，固定平台与轴压室的压头之间左端和右端分别设置有第二位移传感器和第一位移传感器，且第二位移传感器和第一位移传感器测量端与传压活塞上表面贴合，所述固定平台与上座之间均匀设置有四个调平螺栓，所述轴压室的油压室顶端侧壁设置有水平仪，所述轴压室的油压室顶端进油口通过供油管路与油压泵相连，且油压泵和进油口之间的管路上依次设置有压力表和九号阀门。

3.根据权利要求1所述的一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，其特征在于：所述压力脉冲法测量实时渗透率系统包括右端第一气压传感器、右端第二气压传感器、第一气罐、第二气罐、右端第一加压气泵、右端第二加压气泵、右端调压表和右端气瓶，所述右端气瓶进出气端通过管路与右端调压表一端相连，右端调压表另一端通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与右端第二加压气泵和右端第一加压气泵一端相连，所述右端第二加压气泵与右端调压表之间管路上设置有十七号阀门，所述右端第一加压气泵与右端调压表之间管路上设置有十八号阀门，所述右端第二加压气泵进气端通过管路与第二气罐出气端相连，所述第二气罐与右端第二加压气泵之间管路上设置有十五号阀门，所述第二气罐进气端管路与三通一个接口相连，三另外两个接口分别与右端出气孔和管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另外两个接口分别通过管路分别与十四号阀门和十一号阀门一端相连，所述十四号阀门另一端与大气相通，所述十一号阀门另一端通过管路与右端第一气压传感器相连，所述右端出气孔与三通之间的连接管路上设置有十号阀门，所述右端右端第一加压泵出气端通过管路与第一气罐进气端相连，且右端第一加压泵和第一气罐之间的管路上设置有十六号阀门，所述第一气罐的出气端与管路一端相连，管路另一端与三通一个接口相连，三通另两个接口通过管路分别与十三号阀门和十二号阀门一端相连，十二号阀门另一端通过管路与右端进气孔相连，所述十三号阀门另一端通过管路与右端第二气压传感器相连。

4.根据权利要求1所述的一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，其特征在于：流量法测量实时渗透率系统包括第一流量计、第二流量计、第三流量计、左端气瓶、左端调压表、左端加压气泵、左端第一气压传感器和左端第二气压传感器，左端气瓶出气端通过管路与左端调压表进气端相连，左端调压表出气端通过管路与左端加压气泵进气端相连，左端调压表与左端加压气泵之间的管路上设置有六号阀门，左端加压气泵出气端与三通一个接口相连，三通另两个接口分别与五号阀门和七号阀门一端相连，七号阀门另一端通过管路与左端进气孔相连，所述五号阀门另一端与左端第二气压传感器相连，所述第一流量计、第二流量计和第三流量计通过管路分别与一号阀门、二号阀门和三号阀门一端相连，一号阀门、二号阀门和三号阀门另一端通过管路与四通的三个接口相连，四通的另一个接口通过管路与三通一个接口相连，三通另两个接口分别通过管路与左端出气孔和四号阀门一端相连，四号阀门另一端通过管路与左端第一气压传感器相连。

5.根据权利要求1所述的一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，其特征在于：所述数据采集处理系统包括数据采集器和数据处理器，所述数据处理器输入端与数据采集器输出端相连，所述数据采集器的输出端分别与第一流量计、第二流量计、第三流量计、左端加压气泵、左端第一气压传感器、左端第二气压传感器、右端第二加压气泵、右端第一加压气泵、右端第一气压传感器、右端第二气压传感器、油压泵、第一位移传感器和第二位移传感器输出端相连。