一種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置，涉及土木工程土工試驗領(lǐng)域。本裝置是：上試樣（01）和下試樣（02）放置于淋濾儀（30）中；集液瓶（20）和淋濾儀（30）分別放置在水頭支架（10）的上、下層面上；集液瓶（20）和淋濾儀（30）間通過橡膠導(dǎo)管（40）連接；水頭支架（10）給集液瓶（20）提供不同的初始水壓差值。本方法是：①制樣；②裝樣；③安裝淋濾儀；④淋濾；⑤判穩(wěn)。本實用新型可根據(jù)淋濾土樣的種類調(diào)整水頭高度，避免淋濾液對土樣的沖蝕或者擾動；不僅可快速的完成孔隙成分替換，縮短制樣時間，并可以精準(zhǔn)控制孔隙溶液濃度；構(gòu)造簡單，容易操作，一臺淋濾儀內(nèi)可同時淋濾兩個平行試樣，有較好的經(jīng)濟(jì)實用性。
【專利說明】
—種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及土木工程土工試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置。
[0002]具體地說，本裝置是一種用于研究水土化學(xué)作用對土樣力學(xué)特性影響的制樣裝置，特別適用于具有制樣均勻、初始結(jié)構(gòu)性弱和水化學(xué)效應(yīng)明顯等優(yōu)點，但滲透系數(shù)小、單靠擴散作用改變孔隙溶液成分耗時較長的泥漿制樣法(保證初始結(jié)構(gòu)一致性，蒸餾水與干土混合。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，隨著工程建造與使用過程中的環(huán)境問題日益突出，越來越多的學(xué)者開始著手各種環(huán)境問題所產(chǎn)生的巖土工程問題。其中，土體遭受化學(xué)侵蝕后的力學(xué)特性變化開始被重視，但如何制備能有效模擬土體遭受化學(xué)侵蝕后的試驗土樣成為了一個關(guān)鍵問題。雖然原狀土樣能較真實地反映土體的原始結(jié)構(gòu)，但受取樣技術(shù)的限制和環(huán)境的影響，其試驗結(jié)果并不理想，離散性較大。相反，室內(nèi)制取化學(xué)侵蝕后的試驗土樣，不僅性質(zhì)相對均勻和試驗結(jié)果離散性較小;而且試樣的條件可控，便于特定的試驗研究。但由于土體與化學(xué)溶液的反應(yīng)過程十分緩慢，少則數(shù)周，多則數(shù)月，尤其是滲透系數(shù)小(泥漿制樣法制得的試樣)的土樣，制樣周期甚至更長。因此，需要研制一款快速制備受化學(xué)侵蝕試樣的裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于上述技術(shù)存在的缺點和不足，本實用新型旨在提供一種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置及其方法，特別適用于化學(xué)環(huán)境復(fù)雜和制樣周期長的土工試驗。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]本試驗裝置包括被淋濾對象一一上試樣和下試樣；
[0007]設(shè)置有水頭支架、集液瓶、淋濾儀和橡膠導(dǎo)管；
[0008]上試樣和下試樣放置于淋濾儀中；
[0009]集液瓶和淋濾儀分別放置在水頭支架的上、下層面上；
[0010]集液瓶和淋濾儀間通過橡膠導(dǎo)管連接；
[0011]水頭支架給集液瓶提供不同的初始水壓差值。
[0012]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于:
[0013]①水頭支架上設(shè)有可移動的承重板，可根據(jù)淋濾土樣的種類調(diào)整水頭高度，避免濾液對土樣的沖蝕或者擾動；
[0014]②現(xiàn)行制備不同孔隙水化學(xué)成分的飽和土試樣通常有三種方式:混合法、浸泡法和淋濾法;混合法雖然能較快地達(dá)到化學(xué)平衡，但不能很好地模擬天然土體遭受化學(xué)侵蝕后的力學(xué)性質(zhì)變化;浸泡法主要是依賴擴散作用改變土體孔隙水化學(xué)成分，但其過程十分緩慢，少則數(shù)周，多則數(shù)月，尤其是滲透系數(shù)小(泥漿制樣法制得的試樣)的土樣，制樣周期甚至更長;相比較而言，淋濾法彌補了上述兩種方法的不足，取得了較理想的結(jié)果；
[0015]③制備受化學(xué)侵蝕的室內(nèi)試驗土樣，以往大都采用抽真空后直接浸泡的方法，該方法不僅需要比較長的時間，而且很難判斷侵入土樣溶液中的化學(xué)濃度以及是否達(dá)到平衡;使用淋濾儀通過強制置換土樣中的孔隙溶液，可以快速地到達(dá)所需的化學(xué)濃度，而且可以通過測量濾出液的濃度來判斷是否完成置換；
[0016]④本裝置構(gòu)造簡單，容易操作;而且一臺淋濾儀內(nèi)可同時淋濾兩個平行試樣，相對于現(xiàn)有的技術(shù)而言，有效降低了成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)實用性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)；
[0018]圖2是淋濾儀的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視)；
[0019]圖3是淋濾儀的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)；
[0020]圖4是蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)；
[0021 ]圖5是試樣筒的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)；
[0022]圖6是緊固支架和底座連接的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)。
[0023]圖中:
[0024]01 一上試樣，02—下試樣；
[0025]10—水頭支架，
[0026]11—頂板，12—側(cè)板，13—底板，14—承重板，15—凹槽；
[0027]20—集液瓶；
[0028]30 一淋濾儀，
[0029]31一蓋板，
[0030 ]311 一蓋板出液孔，312—半球形凹槽，313—蓋板環(huán)形臺階；
[0031]32—試樣筒，
[0032]321—進(jìn)液孔，322—排氣孔，323—試樣筒上環(huán)形臺階，
[0033]324—試樣筒下環(huán)形臺階；
[0034]33—緊固支架，
[0035]331—螺旋桿，332—橫梁，333—豎立支桿；
[0036]34—底座，
[0037]341—底座出液孔，342—底座環(huán)形臺階，343—環(huán)形凹槽，
[0038]344—螺紋孔。
[0039]35 一上透水石，
[0040]36—中透水石，
[0041]37 一下透水石，
[0042]381—上O型圈，382—下O型圈，
[0043]39—寶塔嘴；
[0044]40—橡膠導(dǎo)管。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型詳細(xì)說明:
[0046]一、試驗裝置
[0047]1、總體
[0048]如圖1，本裝置包括被淋濾對象一一上試樣01和下試樣02;
[0049]設(shè)置有水頭支架10、集液瓶20、淋濾儀30和橡膠導(dǎo)管40;
[0050]上試樣01和下試樣02放置于淋濾儀30中；
[0051]集液瓶20和淋濾儀30分別放置在水頭支架10的上、下層面上；
[0052]集液瓶20和淋濾儀30間通過橡膠導(dǎo)管40連接；
[0053]水頭支架10給集液瓶20提供不同的初始水壓差值。
[0054]2、功能部件
[0055]O)上試樣01和下試樣02
[0056]上試樣01和下試樣02是被淋濾對象，為環(huán)刀樣(原狀樣、壓實樣、擊實樣或泥漿樣)。
[0057]I)水頭支架10
[0058]如圖1，水頭支架10包括頂板11、側(cè)板12、底板13、承重板14和凹槽15；
[0059]頂板11、底板13和左右兩塊側(cè)板12組成一口字形結(jié)構(gòu)，在左右側(cè)板12上設(shè)置有多層凹槽15，在左右凹槽15內(nèi)嵌入多層承重板14;
[0060]在底板13上放置淋濾儀30，在承重板14上放置集液瓶20。
[0061]多層凹槽15用于改變承重板14的高度，進(jìn)而改變水頭高度。
[0062]2)集液瓶 20
[0063]如圖1，集液瓶20是一種盛裝淋濾液的容器，底部設(shè)置有出口；
[0064]通過橡膠導(dǎo)管40為淋濾儀30提供一定高度的淋濾液。
[0065]3)淋濾儀 30
[0066]如圖2、3，淋濾儀30包括蓋板31、試樣筒32、緊固支架33、底座34、上透水石35、中透水石36、下透水石37、上O型圈381、下O型圈382和寶塔嘴39 ；
[0067]其位置和連接關(guān)系是:
[0068]從上到下，蓋板31、試樣筒32和底座34通過緊固支架33依次連接組成一個加壓的全封閉結(jié)構(gòu)，之間并通過上O型圈381和下O型圈382密封，防止淋濾液從試樣筒32溢出；
[0069]在試樣筒32內(nèi)，從上到下，螺旋桿331、蓋板31、上透水石35、上O型圈381、上試樣O1、中透水石36、下試樣02、下O型圈382、下透水石37和底座34依次連接；
[0070]寶塔嘴39用于蓋板出液孔311、底座出液孔341、試樣筒進(jìn)液孔321、試樣筒排氣孔322，通過螺紋連接。
[0071](I)蓋板 31
[0072]如圖2、4，蓋板31是一種金屬圓塊，在其側(cè)面設(shè)置有蓋板出液孔311，在其上面中心設(shè)置有半球形凹槽312，在其下面設(shè)置有蓋板環(huán)形臺階313;
[0073]帶有旋轉(zhuǎn)手輪的螺旋桿331下端插入半球形凹槽312內(nèi)；
[0074](2)試樣筒 32
[0075]如圖2、5，試樣筒32是一種金屬筒，在其側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)液孔321、排氣口322及其試樣筒上環(huán)形臺階323、下環(huán)形臺階324;上O型圈381安置于上環(huán)形臺階323上；下O型圈382安置于下環(huán)形臺階324上；
[0076](3)緊固支架33
[0077]如圖2、6、緊固支架33包括兩根豎立支桿333、中間帶有貫穿螺紋的橫梁332和帶有旋轉(zhuǎn)手輪的螺旋桿331 ；
[0078]豎立支桿333上端部與橫梁332通過螺紋連接，豎立支桿333下端部旋入底座34上的螺紋孔344中，通過手輪旋轉(zhuǎn)螺旋桿331使蓋板31、試樣筒32和底座34緊固連接。
[0079](4)底座 34
[0080]如圖2、6，底座34包括底座出液孔341、底座環(huán)形臺階342、環(huán)形凹槽343和螺紋孔344；
[0081 ]底座34是一種凹形圓臺，在凹形圓臺的側(cè)壁設(shè)置有底座出液孔341，在凹形圓臺的頂部由上到下分別設(shè)置有由大到小的3個環(huán)形凹槽343用于放置試樣筒32、下O型圈382和下透水石37，在凹形圓臺的兩邊設(shè)置有供豎立支桿333緊固的螺紋孔344。
[0082]3、工作機理
[0083]將集液瓶20和淋濾30安置在不同的高程，使得之間存在一個外部水頭差，在此水頭差的作用下，使淋濾液透過土體，替換掉土體原始的孔隙溶液成分，到達(dá)所需的化學(xué)濃度。優(yōu)點在于，快速地改變?nèi)芤撼煞智抑频玫耐翗涌紫度芤簼舛确植季鶆颉?br>[0084]二、試驗方法
[0085]本試驗方法包括下列步驟:
[0086]①制樣
[0087]試樣為環(huán)刀樣，采用擊實法、壓實法或泥漿制樣法，也可以直接用原狀樣；
[0088]②裝樣
[0089]將制備好的上試樣01和下試樣02裝入試樣筒32內(nèi)；裝樣時將試樣筒32橫放，先裝入上試樣01，將濕濾紙貼在試樣01上表面，再嵌入上O型圈381和放入上透水石35，再將上下面貼有濕濾紙的中透水石36放入試樣套筒32中，然后裝入下試樣02，貼濕濾紙于下試樣02上表面，再嵌入下O型圈密封382和下透水石37，最后將裝好的試樣套筒32放入緊固支架33中，蓋上蓋板31，旋轉(zhuǎn)螺旋桿331將蓋板31、試樣筒32和底座34緊固連接；
[0090]③安裝淋濾儀30
[0091 ]用橡膠導(dǎo)管40連接集液瓶20和淋濾儀30的試樣筒32中部的進(jìn)液孔321，使集液瓶20和淋濾儀30連通，根據(jù)裝入試樣性質(zhì)的不同通過調(diào)節(jié)承重板14的位置來控制集液瓶20合適的高度；
[0092]④淋濾
[0093]在集液瓶20內(nèi)裝入所需淋濾的濾液，打開橡膠導(dǎo)管40的止水夾，讓濾液流入淋濾儀30中，通過排氣孔322排出淋濾儀30中的空氣后，用止水夾夾緊試樣筒32的排氣孔322，濾液透過上試樣01和下試樣02開始淋濾；
[0094]⑤判穩(wěn)
[0095]用帶防蒸發(fā)功能的玻璃瓶承接從蓋板出液孔(311)和底座出液孔(341)淋濾出的濾液，并用電導(dǎo)率儀測量淋濾出的濾液的導(dǎo)電率，對比濾出液導(dǎo)電率與淋濾液導(dǎo)電率的大小是否相接近，來判斷是否已經(jīng)淋濾完成。
【主權(quán)項】
1.一種重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置，包括被淋濾對象一一上試樣(01)和下試樣(02);其特征在于: 設(shè)置有水頭支架(10)、集液瓶(20)、淋濾儀(30)和橡膠導(dǎo)管(40); 上試樣(OI)和下試樣(02)放置于淋濾儀(30)中； 集液瓶(20)和淋濾儀(30)分別放置在水頭支架(1)的上、下層面上； 集液瓶(20)和淋濾儀(30)間通過橡膠導(dǎo)管(40)連接； 水頭支架(10)給集液瓶(20)提供不同的初始水壓差值。2.按權(quán)利要求1所述的重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置，其特征在于: 所述的水頭支架(10)包括頂板(11)、側(cè)板(12)、底板(13)、承重板(14)和凹槽(15); 頂板(U)、底板(13)和左右兩塊側(cè)板(12)組成一口字形結(jié)構(gòu)，在左右側(cè)板(12)上設(shè)置有多層凹槽(15)，在左右凹槽(15)內(nèi)嵌入多層承重板(14)。3.按權(quán)利要求1所述的重塑飽和土水化學(xué)淋濾試驗裝置，其特征在于: 所述的淋濾儀(30)包括蓋板(31)、試樣筒(32)、緊固支架(33)、底座(34)、上透水石(35)、中透水石(36)、下透水石(37)、上O型圈(381)、下O型圈(382)和寶塔嘴(39); 其位置和連接關(guān)系是: 從上到下，蓋板(31)、試樣筒(32)和底座(34)通過緊固支架(33)依次連接，組成一個加壓的全封閉結(jié)構(gòu)，之間并通過上O型圈(381)和下O型圈(382)密封； 在試樣筒(32)內(nèi)，從上到下，螺旋桿(331)、蓋板(31)、上透水石(35)、上O型圈(381)、上試樣(01)、中透水石(36)、下試樣(02)、下O型圈(382)、下透水石(37)和底座(34)依次連接；寶塔嘴(39)用于蓋板出液孔(311 )、底座出液孔(341)、試樣筒進(jìn)液孔(321)、試樣筒排氣孔(322)，通過螺紋連接； 所述的蓋板(31)是一種金屬圓塊，在其側(cè)面設(shè)置有蓋板出液孔(311)，在其上面中心設(shè)置有半球形凹槽(312)，在其下面設(shè)置有蓋板環(huán)形臺階(313);帶有旋轉(zhuǎn)手輪的螺旋桿(331)下端插入半球形凹槽(312)內(nèi)； 所述的試樣筒(32)是一種金屬筒，在其側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)液孔(321)、排氣孔(322)及其試樣筒上環(huán)形臺階(323)、下環(huán)形臺階(324);上O型圈(381)安置于上環(huán)形臺階(323)上;下O型圈(382)安置于下環(huán)形臺階(324)上； 所述的緊固支架(33)包括兩根豎立支桿(333)、中間帶有貫穿螺紋的橫梁(332)和帶有旋轉(zhuǎn)手輪的螺旋桿(331);豎立支桿(333)上端部與橫梁(332)通過螺紋連接，豎立支桿(333)下端部旋入底座(34)上的螺紋孔(344)中，通過手輪旋轉(zhuǎn)螺旋桿(331)使蓋板(31)、試樣筒(32)和底座(34)緊固連接； 所述的底座(34)包括底座出液孔(341)、底座環(huán)形臺階(342)、環(huán)形凹槽(343)和螺紋孔(344);底座(34)是一種凹形圓臺，在凹形圓臺的側(cè)壁設(shè)置有底座出液孔(341)，在凹形圓臺的頂部由上到下分別設(shè)置有由大到小的3個環(huán)形凹槽(343)用于放置試樣筒(32)、下O型圈(382)和下透水石(37)，在凹形圓臺的兩邊設(shè)置有供豎立支桿(333)緊固的螺紋孔(344)。
【文檔編號】G01N1/28GK205483725SQ201620113605
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】楊德歡, 梁維云, 顏榮濤, 趙續(xù)月, 文松松, 韋昌富
【申請人】桂林理工大學(xué)