1.一种测量饱和超低渗介质气体全过程渗透参数的试验系统,其特征在于,包括主体腔室、气体渗透测量系统、外部供压装置、数据采集和处理装置;所述主体腔室是装置的试验主体部分,用以放置试样开展气体渗透试验;所述气体渗透测量系统包括上游端气室(2)、下游端气室(3)、真空泵(4)、两个安全阀;控制两个气室容积恒定;所述上游端气室(2)与主体腔室(1)底部气孔输入口相连,其下游端气室(3)与主体腔室(1)顶部气孔输出口相连;所述上游端气室(2),其一端与外部供压装置的气体缓冲罐(11)相连,所述下游端气室(3)用于储存气体渗透流量,所述真空泵(4)用于在气体渗透试验开始前先抽出上游端气室(2)、下游端气室(3)中杂质气体;试验过程中,在初始阶段,下游端气室(3)内的压力始终小于上游端气室(2)的压力,从而保证气体渗透方向始终沿试样(1-6)底面向试样顶面渗透;所述主体腔室(1)包括起负载作用的顶板(1-4);称重传感器(1-5)设置贴合在所述顶板(1-4)的底部,用于实时监测试验过程中的竖向压力,进而判断气体突破的发生;依据两个计算模型,输出显示实时气体渗透率k g-in 和k g-out :气体渗透率的计算模型一 气体渗透率的计算模型二 其中,k g-in 和k g-out 分别是进口端和出口端的气体渗透率,μ为气体的动力粘度,单位Pa·s,L为试样长度,单位m,A为试样横截面积,单位m 2 ,p 1 和p 2 分别为试样进口端和出口端的气体压力,单位Pa,V 1 、V 2 为分别对应上游端气室(2)和下游端气室(3)的容量;微分形式中dt为时间增量,dp 1 为进口端的气体压力增量,dp 2 为出口端的气体压力增量;试验过程中,判断上游端气室、下游端气室压力变化。
2.如权利要求1所述的试验系统,其特征在于,所述主体腔室(1),包括底座(1-1)、侧环(1-2)、活塞(1-3)、顶板(1-4),所述底座(1-1)、侧环(1-2)、活塞(1-3)、顶板(1-4)密连接在一起以保证试样(1-6)处于恒定体积条件;其中,活塞(1-3)、底座(1-1)和侧环(1-2)之间设置有“O”型圈(1-7),用于保障试验装置的气密性;所述试样(1-6)置于底座(1-1)顶面和活塞(1-3)底面之间的腔体;所述活塞(1-3)内部设置出气管线,所述出气管线通往气体渗透测量系统的下游端气室(3);底座(1-1)内部设有进气管线,所述进气管线与气体渗透测量系统的上游端气室(2)相连。
3.如权利要求2所述的试验系统,其特征在于,所述底座(1-1)、侧环(1-2)、活塞(1-3)、顶板(1-4)由不锈钢材料制成,通过外六角螺栓紧密连接在一起。
4.如权利要求2所述的试验系统,其特征在于,所述底座(1-1)和活塞(1-3)的端面均嵌入不锈钢多孔板(1-8),以保证气流均匀地从试样(1-6)表面流入或流出。
5.如权利要求1所述的试验系统,其特征在于,所述外部供压装置中,增压泵(9)与空气压缩机(10)、气源(8)和气体缓冲罐(11)相连,所述空气压缩机(10)输出的空气压力为增压泵(9)提供驱动力,增压泵(9)将气源(8)中的气体增压至预设值后送入气体缓冲罐(11);所述空气压缩机(10)和增压泵(9)之间设置有第五双通球阀(16-5);所述气体缓冲罐(11)一端连接增压泵(9),另一端通过调压阀(12)连接上游端气室(2),用于储存增压泵(9)送来的高压气体,并在试验过程中使用调压阀(12)逐级增大上游端气室(2)内的气体压力。
6.如权利要求1所述的试验系统,其特征在于,适用高压实膨润土材料的判断标准为:d(p 1 -p 2 )/dt<-40kPa/h。