技术摘要：
本发明公开的三轴试验过程中试样湿度实时保持装置及方法，涉及高放废物处置技术领域。所述装置包括试样、三轴试验台以及试样湿度平衡系统；所述试样湿度平衡系统包括水蒸汽发生装置、气罐以及水气缓冲罐，所述水蒸汽发生装置和气罐依次向水气缓冲罐中注入水蒸汽和气体  全部
背景技术：
近年来，随着核技术在国防、工业、农业、医学等各个领域的广泛应用，随之产生了 越来越多的高水平放射性废物，因此，放射性核废物的处置问题也日趋严重。 对于高放废物的处置，目前国际社会上普遍接受的可行方案是把高放废物深埋于 地下500～1000m深的稳定的地层中，即将高放废物经过固化处理、灌装后，储藏在深部地质 处置库中，从而使核废物与人类的生存环境隔绝，以免对人类的生存环境造成污染。该处置 库通常称为“高放废物地质处置库”，以下简称为“处置库”。处置库的设计思路，一般采用的 是“多屏障系统”，包括围岩地质屏障(如花岗岩、黏土岩、盐岩等)、基于膨润土作为缓冲材 料的人工屏障和废物储存容器屏障。 随着时间的推移，围岩中的地下水将从四周逐渐侵蚀到膨润土材料中，膨润土将 逐渐吸水膨胀，从而填满膨润土块体之间以及膨润土块体与围岩之间的空隙，从而起到密 封作用。在整个膨润土材料达到饱和之前，靠近围岩附近的膨润土含水量高，远离围岩的部 分含水量低。因此，从屏障的边缘到中间会形成一定的饱和梯度。 而在处置库内，由于复杂的物理化学反应，将会产生气体，这些气体主要包括：(1) 废物储存容器在膨润土与地下水环境中腐蚀产生的氢气；(2)微生物分解导致有机物腐化 产生的二氧化碳、甲烷、氮气等气体；(3)辐射作用(水、有机物等)产生的氢气。这些气体主 要聚集在处置罐与缓冲材料之间的间隙内，随着气体的不断产生，处置库内的气压逐渐升 高，积聚的气体将会向外逃逸，而积聚的高气压将会对整个处置库的稳定性和安全性产生 较大的影响。 因此，研究非饱和膨润土的力学特性以及气体在非饱和膨润土中的迁移特性具有 非常重要的现实意义。 在实际试验过程中，环境湿度往往波动很大，湿度的变化会导致试样的结构发生 变化，尤其是在某些热试验过程中。而目前对于非饱和土的力学特性以及气体渗透特性通 常会使用到三轴压力室，为了解决试验过程中由于湿度变化导致含水量变化进而影响整体 试验准确性的问题，特提供一种三轴试验过程中湿度实时保持的装置及方法。
技术实现要素：
根据本发明的目的提出的一种三轴试验过程中试样湿度实时保持装置，包括试 样、三轴试验台以及试样湿度平衡系统。 所述试样内部设置有用于监测试样湿度的光纤湿度传感器。 所述三轴试验台用于盛放试样，其底部设置有水气注入孔。 所述试样湿度平衡系统包括水蒸汽发生装置、气罐以及水气缓冲罐；所述水蒸汽 3 CN 111595749 A 说　明　书 2/4 页 发生装置与气罐分别与水气缓冲罐管道连通，且连接管道上对应设置有第一通断阀门和第 二通断阀门以及分别用于监测水蒸汽发生装置和气罐注入物体压力的第一压力表和第二 压力表；所述水气缓冲罐与水气注入孔管道连通，连通管道上设置有第三通断阀门以及第 三压力表；所述水气缓冲罐上设置有用于监测水气缓冲罐内湿度的湿度计。 优选的，水气缓冲罐与水气注入孔连通管道上靠近水气注入孔的一端还设置有第 四通断阀门以及用于排出管道内水气混合物的排气阀。 优选的，所述三轴实验台内还设置有用于固定试样的氟橡胶皮套。 本发明另外公开的一种使用上述装置进行试样湿度实时保持的方法，包括以下步 骤： 步骤一、连接试验设备，并保持所有的通断阀门呈断开状态。 步骤二、开启水蒸汽发生装置和第一通断阀门，通过水蒸汽发生装置生成一定量 的水蒸汽注入到水气缓冲罐中，并通过第一压力表实时监测注入的压力。 步骤三、待第一压力表所监测的压力达到试验所需值时，关闭水蒸汽发生装置和 第一通断阀门，开启气罐和第二通断阀门，通过气罐逐步注入一定量的气体至水气缓冲罐 中，并通过水气缓冲罐上设置的湿度计监测水气缓冲罐内的湿度，待达到目标湿度时，关闭 气罐和第二通断阀门，停止气体注入。 步骤四、开启水气缓冲罐、第三通断阀门以及第四通断阀门，通过水气缓冲罐对试 样进行水气注入，直至试样内光纤湿度传感器所监测到的试样湿度达到试验所需湿度，进 行气体或非气体渗透性试验。 优选的，步骤三中，待第一压力表所监测的水蒸汽注入压力为0.1MPa时，关闭水蒸 汽发生装置和第一通断阀门。 优选的，进行步骤四中气体渗透性试验时，首先关闭水气缓冲罐，停止水气注入； 然后开启排气阀，排出管道和水气缓冲罐内的水气混合物；待水气混合物排空后，关闭排气 阀和第四通断阀门，打开气罐和第二通断阀门，向水气缓冲罐中注入所需要的气体，并通过 第三压力表实时监测压力值至目标初始压力值后，开启第四通断阀门进行常规气体渗透性 试验，并通过第二压力表实时监测压力。 与现有技术相比，本发明公开的三轴试验过程中试样湿度实时保持装置及方法的 优点是： (1)本发明可保持试验过程中试样湿度的恒定，尤其可避免在进行温度试验时试 样水分的流失，提高了试验结果准确性。 (2)本发明既可实现非气体迁移特性试验过程中试样湿度稳定性保持，又可实现 气体迁移特性试验过程中试样湿度稳定性保持。 (3)本发明可通过水蒸汽发生装置和气罐分别注入不同压力的水蒸汽和气体，从 而形成不同压力比的水气混合物，以便于研究不同的水气混合物对膨润土内部迁移特性的 影响。 附图说明 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发 4 CN 111595749 A 说　明　书 3/4 页 明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可 根据这些附图获得其他附图。 图1为本发明公开的三轴试验过程中试样湿度实时保持装置结构图。 图中的数字或字母所代表的零部件名称为： 1-试样；2-三轴试验台；3-光纤湿度传感器；4-氟橡胶皮套；5-水蒸汽发生装置；6- 气罐；7-第一通断阀门；8-第二通断阀门；9-第一压力表；10-第二压力表；11-水气缓冲罐； 12-湿度计；13-第三通断阀门；14-第三压力表；15-排气阀；16-第四通断阀门；17-水气注入 孔；18-注油孔；19-油泵；20-出气孔。