[實用新型]非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220361560.6
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN202693576U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖桂元;虞夢澤;陳學(xué)軍;雷云
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種淋溶模擬裝置，特別涉及一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置。

背景技術(shù)

土體的物理力學(xué)性質(zhì)，主要取決于它的礦物成分、化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)特征等。其主要礦物成分為高嶺石、伊利石和綠泥石等。例如紅粘土，其粘土礦物顆粒極細(xì)。粘土礦物之間常以靜力向吸引，呈面——面、邊——面結(jié)合的方式，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，團(tuán)粒內(nèi)的微細(xì)孔隙常為吸附水所填充。粘土礦物具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架，細(xì)粒組結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，這種“團(tuán)結(jié)”作用，提高了土體的強(qiáng)度。含量不多的游離氧化物，對紅粘土的力學(xué)性質(zhì)影響很大。紅粘土土體與水之間水化學(xué)作用（離子交換、氧化還原等）是溶解土體的礦物成分、膠結(jié)物或使某些成分結(jié)晶沉淀，導(dǎo)致土的孔隙率、土顆粒排列方式等微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，改變土質(zhì)性狀，使土體天然的強(qiáng)度和變形特性發(fā)生變化的原因。但在滲水條件下，由于游離氧化鐵的流逝使得膠結(jié)作用減弱，對紅粘土的工程性質(zhì)的影響明顯。滲流對紅粘土中的游離氧化物有溶解作用，進(jìn)而破壞原團(tuán)粒之間的膠結(jié)，影響紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)。

為了研究地基土體中各種元素垂直遷移，需要根據(jù)測試目的在地基中埋管以收集淋溶水，還要采用止水帷幕將試驗區(qū)域土體四周包圍從而防止側(cè)向流失，這樣的試驗雖能反映地基或路基的實際情況，但是研究過程過于冗長，工作量大，需要投入大量的人力物力。因此，希望可以在室內(nèi)建立地基土體淋溶狀態(tài)的模擬裝置，以克服現(xiàn)場試驗的缺陷。但這就對土體淋溶模擬裝置提出了更高的要求，而現(xiàn)有的淋溶裝置在淋溶時，因管徑過細(xì)，淋溶量較大等原因，易造成路基土體表層積水導(dǎo)致滲透壓力過大，并難以從中取出需要進(jìn)行力學(xué)測試的土樣，因此不能滿足所設(shè)計試驗的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大口徑、對試樣擾動小、試樣制備成功率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、環(huán)保節(jié)能和取得數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確的非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置包括淋溶液存儲器、淋溶器、土體淋溶模擬器和底液收集器。其中淋溶液存儲器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲器底部通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管連接至淋溶器；淋溶器和土體淋溶模擬器為等直徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且淋溶器架設(shè)于土體淋溶模擬器之上；底液收集器置于土體淋溶模擬器之下，以收集淋出液。

所述淋溶器包括電機(jī)、環(huán)形散水和降雨模擬器，電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸帶動降雨模擬器轉(zhuǎn)動，降雨模擬器為布滿小孔的圓形薄板，降雨模擬器外側(cè)配置防漏橡膠圈。

所述土體淋溶模擬器為兩片半圓拱拼接而成的空心圓柱體，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)加以固緊并填筑防水膠以防止漏水；每片半圓拱側(cè)面設(shè)置縱向等距可封閉側(cè)排水孔；土體淋溶模擬器頂部設(shè)置置土口，用以在適當(dāng)?shù)臅r候添加土體或觀察淋溶液情況；土體淋溶模擬器底部設(shè)置土體滲透支撐底座，采用帶均布孔洞的圓盤以支撐試驗土體。

所述底液收集器采用圓柱形設(shè)計，通過螺口與土體模擬器底端連接。

本實用新型的有益效果是:

(1)針對傳統(tǒng)土體淋溶儀器小孔徑模擬淋溶土體的情況以及綜合考慮所需進(jìn)行配套力學(xué)試驗取樣的尺寸以及結(jié)構(gòu)的尺度效應(yīng)，本實用新型采用大口徑圓柱形土柱淋溶模擬裝置，以在每一次試驗中取得更多的土樣和試驗數(shù)據(jù)。

(2)采用本實用新型淋溶取得試樣，對土樣基本無影響，能夠有效減少對試樣的擾動，制備成功率高，從而可以避免野外直接淋溶取樣所采用機(jī)械鉆孔而影響土樣質(zhì)量。?

(3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，模塊化設(shè)計，可輕松更換淋溶溶液及實驗土體，可滿足重復(fù)試驗的要求。

(4)本實用新型使用方便，環(huán)保節(jié)能，由于采用雙片式空心圓柱機(jī)構(gòu)，對于已完成的土體試驗，僅需打開環(huán)形緊固裝置，取出并更換土體淋溶模擬器中的土體，使用方便，且儀器除電機(jī)采用電池供電外無其他能耗，環(huán)保節(jié)能。

(5)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，采用可封閉的側(cè)排水孔和底液收集裝置方便了對不同層位土體的淋溶液淋出pH值和元素含量進(jìn)行測試，并能夠模擬非飽和土滲流場情況，從而取得較準(zhǔn)確和全面的數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置連接示意圖。

圖2為本實用新型所述降雨模擬器和防漏橡膠圈示意圖。

圖中標(biāo)記：1-淋溶液存儲器；2-淋溶液導(dǎo)管；3-流量控制閥；4-電機(jī)；5-環(huán)形散水；6-淋溶器；7-降雨模擬器；8-防漏橡膠圈；9-土體淋溶模擬器；10-置土口；11-側(cè)排水孔；12-土體滲透支撐底座；13-底液收集器；14-試驗土體。

具體實施方式

實施例：