[發明專利]一種孔隙水鹽分置換固結試驗裝置

有效

• 申請號: 201610389772.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN105866384B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 張彥;李順群;梁驍睿;畢銘;陳靜靜;馬康潔
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于地下空間工程試驗領域，主要涉及一種一種孔隙水鹽分置換固結試驗裝置。

技術背景

目前關于濱海新區原狀軟黏土研究大多數沒有考慮地下水鹽分變遷對于土體工程性質的影響，少部分考慮孔隙水含鹽量對于土樣力學特性影響的試驗多集中采用人工擾動重塑土和物理指標方面，缺乏對原狀土工程特性的研究，而在重塑過程中土體壓縮特性等方面本就受到擾動，對研究結果影響較大。基于上述理由非常有必要展開針對孔隙水鹽分對軟黏土力學特性的試驗。但是目前并沒有可以進行孔隙水鹽分置換以及后續固結的試驗裝置。

傳統的固結儀僅能進行固結試驗，無法對土樣進行孔隙水置換試驗。傳統的滲透儀可以測量土樣的滲透系數，但是軟黏土滲透系數非常小，且水平向和豎直向滲透系數與現場的實際受力狀態一旦有誤差，經常會造成常規的常水頭或者變水頭滲透試驗對于軟黏土的測試結果與真實值相差較大；且傳統滲透儀由于功能所限，無法對試樣施加可調控負壓，也無法對土樣中的孔隙水進行含量檢測或者置換。

通過相關文獻與專利檢索，發現目前涉及傳統固結試驗裝置改造的相關專利，主要思路集中在固結階段的孔隙水壓力量測。而涉及滲透和固結裝置改造的相關專利，僅僅單純將滲透盒和固結盒簡單合二為一，對于滲透階段僅保留原有滲透系數測量功能，沒有考慮孔隙水鹽分置換、水溶液成分含量檢測以及施加可調控負壓等方面的改造。同時，試驗裝置密封問題一直是困擾此類試驗裝置的未解決問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種孔隙水鹽分置換固結試驗裝置，該裝置可以施加可調控負壓，也可以收集孔隙水進行含量檢測，同時可以通過壓力調控實現孔隙水置換。并且土樣無需被擾動，進行完孔隙水鹽分置換試驗之后即刻可馬上進行固結壓縮試驗并取得相關數據，為研究軟黏土孔隙水含鹽量對于土體力學性質影響提供保障。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：一種孔隙水鹽分置換固結 試驗裝置,包括由底座、內環筒和加壓活塞三者圍成的盛放土樣的空腔；其中，內環筒安裝在底座內，加壓活塞可以沿內環筒內壁進行上下往復運動，其特征在于：配有孔隙水鹽分置換試驗用裝置；所述內環筒與底座的結合面上設置有密封圈，且內環筒的外壁上制有壓臺，通過旋擰底座上的緊固螺栓將底座和壓臺緊固，內環筒的內壁上制有兩道用于放置有“O”形圈的U形槽；所述加壓活塞頂部制有排氣孔和排水孔均與盛放土樣的空腔連通，且兩道孔外部連通空氣；所述底座上設置有兩條通道，兩條通道的一端均與盛放土樣的空腔貫通，左側通道的另一端安裝三通閥門，并通過橡膠管連接用以控制孔隙水淋洗的外部水頭和水箱，右側通道的另一端出底座處安裝排氣閥門用來控制孔隙水淋洗開始時底座的排氣；所述加壓活塞與一抽濾瓶連接，該抽濾瓶頂部用硅膠塞封閉，且分別通過橡膠管與加壓活塞和可抽負壓氣泵連接，橡膠管上分別連接控制閥門；所述孔隙水鹽分置換試驗用裝置由可調式架桿和頂蓋組成，可調式架桿由橫桿和兩根縱桿組成，橫桿與頂蓋連接。

上述底座底面中部制有定位槽。

上述加壓活塞頂部為凹形面，面向透水石一側充滿細孔可用來排水排氣。

上述底座的上表面和加壓活塞的底面上均設置有透水石層，所述加壓活塞頂部的排氣孔和排水孔分別通過透水石層與盛放土樣的空腔連通；所述底座內的兩條通道的一端均自底座的底部延伸至透水石層，并通過透水石層與盛放土樣的空腔貫通。

上述頂蓋頂部是平的，面向土樣的的一面均布設置細小孔隙用以排水排氣。

本發明的優點體現在以下幾個方面：

1、可進行孔隙水鹽分置換試驗；

2、可以施加可操控負壓力，并能自由調控負壓的數值；

3、容器密封性好，可以保證孔隙水置換過程中的所有孔隙水被完全收集，并可以借用輔助測量儀器對孔隙水溶液進行溶質、含量、PH值、電導率等測試；

4、土樣裝入裝置后即可進行孔隙水置換及后續壓縮固結試驗，無需進行二次提取或擾動，試驗數據較真實可考；

5、可以對同一土樣進行循環荷載加荷，并進行滲透試驗，試驗數據取得較多，土樣可以充分利用；

6、可以對同一裝置進行頂蓋更換，以達到孔隙水置換試驗和土樣壓縮試驗 自如轉換的要求；

7、可以通過三通閥門或者雙通閥門自由控制聯通與阻斷，方便連接多種外部儀器，自由量測試樣變形、底部孔隙水壓力消散；

8、能夠收集土樣在固結階段排水量，便于進行進一步土樣卸荷回彈規律研究。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是孔隙水鹽分置換試驗用裝置示意圖。