一種重塑飽和土水化學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淋濾試驗裝置，涉及土木工程土工試驗領域。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。本實用新型可根據淋濾土樣的種類調整水頭高度，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，并可以精準控制孔隙溶液濃度；構造簡單，容易操作，一臺淋濾儀內可同時淋濾兩個平行試樣，有較好的經濟實用性。
【專利說明】
—種重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及土木工程土工試驗領域，尤其涉及一種重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置。
[0002]具體地說，本裝置是一種用于研究水土化學作用對土樣力學特性影響的制樣裝置，特別適用于具有制樣均勻、初始結構性弱和水化學效應明顯等優點，但滲透系數小、單靠擴散作用改變孔隙溶液成分耗時較長的泥漿制樣法(保證初始結構一致性，蒸餾水與干土混合。
【背景技術】
[0003]目前，隨著工程建造與使用過程中的環境問題日益突出，越來越多的學者開始著手各種環境問題所產生的巖土工程問題。其中，土體遭受化學侵蝕后的力學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侵蝕后的試驗土樣成為了一個關鍵問題。雖然原狀土樣能較真實地反映土體的原始結構，但受取樣技術的限制和環境的影響，其試驗結果并不理想，離散性較大。相反，室內制取化學侵蝕后的試驗土樣，不僅性質相對均勻和試驗結果離散性較小;而且試樣的條件可控，便于特定的試驗研究。但由于土體與化學溶液的反應過程十分緩慢，少則數周，多則數月，尤其是滲透系數小(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侵蝕試樣的裝置。
【實用新型內容】
[0004]鑒于上述技術存在的缺點和不足，本實用新型旨在提供一種重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置及其方法，特別適用于化學環境復雜和制樣周期長的土工試驗。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0006]本試驗裝置包括被淋濾對象一一上試樣和下試樣；
[0007]設置有水頭支架、集液瓶、淋濾儀和橡膠導管；
[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]本實用新型與現有技術相比，其優點在于:
[0013]①水頭支架上設有可移動的承重板，可根據淋濾土樣的種類調整水頭高度，避免濾液對土樣的沖蝕或者擾動；
[0014]②現行制備不同孔隙水化學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到化學平衡，但不能很好地模擬天然土體遭受化學侵蝕后的力學性質變化;浸泡法主要是依賴擴散作用改變土體孔隙水化學成分，但其過程十分緩慢，少則數周，多則數月，尤其是滲透系數小(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，取得了較理想的結果；
[0015]③制備受化學侵蝕的室內試驗土樣，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濃度以及是否達到平衡;使用淋濾儀通過強制置換土樣中的孔隙溶液，可以快速地到達所需的化學濃度，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本裝置構造簡單，容易操作;而且一臺淋濾儀內可同時淋濾兩個平行試樣，相對于現有的技術而言，有效降低了成本，具有較好的經濟實用性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本裝置的結構示意圖(立體)；
[0018]圖2是淋濾儀的結構示意圖(剖視)；
[0019]圖3是淋濾儀的結構示意圖(立體)；
[0020]圖4是蓋板的結構示意圖(立體)；
[0021 ]圖5是試樣筒的結構示意圖(立體)；
[0022]圖6是緊固支架和底座連接的結構示意圖(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—蓋板環形臺階；
[0031]32—試樣筒，
[0032]321—進液孔，322—排氣孔，323—試樣筒上環形臺階，
[0033]324—試樣筒下環形臺階；
[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—底座環形臺階，343—環形凹槽，
[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—橡膠導管。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖和實施例對本實用新型詳細說明:
[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]設置有水頭支架10、集液瓶20、淋濾儀30和橡膠導管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和左右兩塊側板12組成一口字形結構，在左右側板12上設置有多層凹槽15，在左右凹槽15內嵌入多層承重板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，底部設置有出口；
[0064]通過橡膠導管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構，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，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，在其側面設置有蓋板出液孔311，在其上面中心設置有半球形凹槽312，在其下面設置有蓋板環形臺階313;
[0073]帶有旋轉手輪的螺旋桿331下端插入半球形凹槽312內；
[0074](2)試樣筒 32
[0075]如圖2、5，試樣筒32是一種金屬筒，在其側壁設置有進液孔321、排氣口322及其試樣筒上環形臺階323、下環形臺階324;上O型圈381安置于上環形臺階323上；下O型圈382安置于下環形臺階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、底座環形臺階342、環形凹槽343和螺紋孔344；
[0081 ]底座34是一種凹形圓臺，在凹形圓臺的側壁設置有底座出液孔341，在凹形圓臺的頂部由上到下分別設置有由大到小的3個環形凹槽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，到達所需的化學濃度。優點在于，快速地改變溶液成分且制得的土樣孔隙溶液濃度分布均勻。
[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；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 ]用橡膠導管40連接集液瓶20和淋濾儀30的試樣筒32中部的進液孔321，使集液瓶20和淋濾儀30連通，根據裝入試樣性質的不同通過調節承重板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內裝入所需淋濾的濾液，打開橡膠導管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
[0095]用帶防蒸發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，并用電導率儀測量淋濾出的濾液的導電率，對比濾出液導電率與淋濾液導電率的大小是否相接近，來判斷是否已經淋濾完成。
【主權項】
1.一種重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置，包括被淋濾對象一一上試樣(01)和下試樣(02);其特征在于: 設置有水頭支架(10)、集液瓶(20)、淋濾儀(30)和橡膠導管(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.按權利要求1所述的重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置，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)和左右兩塊側板(12)組成一口字形結構，在左右側板(12)上設置有多層凹槽(15)，在左右凹槽(15)內嵌入多層承重板(14)。3.按權利要求1所述的重塑飽和土水化學淋濾試驗裝置，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構，之間并通過上O型圈(381)和下O型圈(382)密封； 在試樣筒(32)內，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，在其側面設置有蓋板出液孔(311)，在其上面中心設置有半球形凹槽(312)，在其下面設置有蓋板環形臺階(313);帶有旋轉手輪的螺旋桿(331)下端插入半球形凹槽(312)內； 所述的試樣筒(32)是一種金屬筒，在其側壁設置有進液孔(321)、排氣孔(322)及其試樣筒上環形臺階(323)、下環形臺階(324);上O型圈(381)安置于上環形臺階(323)上;下O型圈(382)安置于下環形臺階(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)、底座環形臺階(342)、環形凹槽(343)和螺紋孔(344);底座(34)是一種凹形圓臺，在凹形圓臺的側壁設置有底座出液孔(341)，在凹形圓臺的頂部由上到下分別設置有由大到小的3個環形凹槽(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
【發明人】楊德歡, 梁維云, 顏榮濤, 趙續月, 文松松, 韋昌富
【申請人】桂林理工大學