[發(fā)明專利]擴(kuò)散氣體沖刷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310732915.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103706150A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫彥鋒;陳銳;于沭;鄧剛;喬劼;邊京紅;李海芳;張延億
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): B01D19/00
• 分類號(hào): B01D19/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京康盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非飽和土測(cè)量領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種擴(kuò)散氣體沖刷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在巖土工程中，非飽和土性質(zhì)的研究一直備受關(guān)注。其中軸平移技術(shù)是目前較常用的試驗(yàn)技術(shù)。

Hilf提出了軸平移技術(shù)，通過(guò)提升孔隙氣壓力u_a來(lái)使孔隙水壓力u_w達(dá)到正值，以避免排水系統(tǒng)中發(fā)生氣化。軸平移技術(shù)原理是基于數(shù)學(xué)中等式的性質(zhì)。基質(zhì)吸力S等于孔隙氣壓力u_a與孔隙水壓力u_w的壓力差即，S=u_a-u_w。隨著氣壓力的升高，增大總應(yīng)力σ以保持凈應(yīng)力（σ-u_a）不變。處于現(xiàn)實(shí)條件下的非飽和土所承受的作用力包括總應(yīng)力σ₁、孔隙空氣壓力u_a¹（通常等于大氣壓）和孔隙水壓力u_w¹（通常為負(fù)的壓力表壓力）。在采用軸平移技術(shù)的時(shí)候，孔隙空氣壓力和孔隙水壓力分別從u_a¹和u_w¹升高到u_a²和u_w²。在這個(gè)過(guò)程中，基質(zhì)吸力保持不變。這個(gè)過(guò)程被稱為“軸平移”。根據(jù)這個(gè)軸平移原理，可以在遠(yuǎn)高于1個(gè)大氣壓的吸力范圍內(nèi)對(duì)基質(zhì)吸力變量進(jìn)行控制。為了達(dá)到預(yù)定的基質(zhì)吸力并將孔隙水壓力達(dá)到容易控制的范圍，進(jìn)而利用穩(wěn)定氣源將孔隙氣壓力與孔隙水壓力同時(shí)變化相同幅度。

實(shí)現(xiàn)軸平移技術(shù)的關(guān)鍵在于使用具有高進(jìn)氣值的多孔陶瓷板來(lái)隔離土中的氣相和水相。只要施加的基質(zhì)吸力不超過(guò)進(jìn)氣值，多孔材料飽和后只允許水通過(guò)，而不允許自由空氣通過(guò)。用非飽和土測(cè)量?jī)x測(cè)試待測(cè)試樣時(shí)，待測(cè)土樣、多孔陶瓷板板和過(guò)濾板放置在密閉的壓力室中。待測(cè)土樣放置在多孔陶瓷板上，多孔陶瓷板用于控制孔隙水壓力；待測(cè)土樣上方設(shè)置用于控制孔隙空氣壓力的過(guò)濾板。

在將軸平移技術(shù)用于非飽和土測(cè)量的過(guò)程中，向待測(cè)試樣施加垂直壓力，此時(shí)，多孔陶瓷板上方的液體的壓力大于多孔陶瓷板下方的液體的壓力。由于壓力梯度，液體從多孔陶瓷板上方向多孔陶瓷板下方滲透。通過(guò)測(cè)量液體的體積的量變值可以得到非飽和土的含水率。但是，在液體滲透過(guò)程中，液體中的氣體也會(huì)從多孔陶瓷板上方向多孔陶瓷板下方擴(kuò)散且隨著液體壓強(qiáng)的降低從液體中逸出附著在多孔陶瓷板下方，并隨著液體的流動(dòng)被帶入到液體量變測(cè)量裝置中。擴(kuò)散氣體占據(jù)一定的體積空間，使得對(duì)滲透出的液體的量變值的測(cè)量不準(zhǔn)確。為了準(zhǔn)確測(cè)量、減小誤差，在測(cè)量之前應(yīng)對(duì)滲透出的液體進(jìn)行沖刷，使擴(kuò)散氣體排出，以消除擴(kuò)散氣體對(duì)測(cè)量精度的影響。

現(xiàn)有的擴(kuò)散氣體沖刷裝置和非飽和土測(cè)量?jī)x連接使用時(shí)，由于擴(kuò)散氣體沖刷裝置的出液口和出氣口之間沒(méi)有阻擋，結(jié)構(gòu)不合理，一部分?jǐn)U散氣體容易進(jìn)入到出液口，繼續(xù)留在液體中，而不是從排氣口排出。因此，其沖刷效果不佳，氣液分離不徹底，也不能正反向反復(fù)沖刷。此外，現(xiàn)有的擴(kuò)散氣體沖刷裝置的沖刷及測(cè)量方式主要以人工操作為主。該方式缺陷在于人為的隨機(jī)誤差對(duì)結(jié)果的影響較大。其操作的復(fù)雜性及液體量變測(cè)量的準(zhǔn)確性也是需要改進(jìn)的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在非飽和土測(cè)量過(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)的出液口和出氣口之間沒(méi)有阻擋，一部分?jǐn)U散氣體容易進(jìn)入到出液口，繼續(xù)留在液體中，而不是從排氣口排出，沖刷效果差，氣液分離不徹底；采用人工操作的方式?jīng)_刷，人為的隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種擴(kuò)散氣體沖刷系統(tǒng)，包括氣液分離裝置和水泵，所述氣液分離裝置包括空腔室和隔板，所述空腔室的上端開(kāi)設(shè)有用于排出液體中的擴(kuò)散氣體的排氣口，所述空腔室的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有用于液體進(jìn)出的第一排液口和第二排液口；所述隔板的兩端固定連接在所述空腔室內(nèi)部的側(cè)壁上將所述第一排液口和所述第二排液口分隔在所述隔板的兩側(cè)，所述隔板的上端高于所述第一排液口和所述第二排液口的位置，所述隔板的下端低于所述第一排液口和所述第二排液口的位置，所述隔板的下端和所述空腔室的底部隔有間隔；所述水泵的一端和所述第一排液口相連，所述水泵用于提供所述擴(kuò)散氣體沖刷系統(tǒng)中的所述液體的流動(dòng)動(dòng)力。

進(jìn)一步：所述擴(kuò)散氣體沖刷系統(tǒng)還包括用于將所述水泵的一端和所述第一排液口相連的第一連通管道。