[發明專利]納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201710036481.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106841033B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 金煒楓;鄧陳艷;張力友;王鑫;程澤海
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院（浙江中德科技促進中心）
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N15/08
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 董建軍

本發明公開了一種沿滲流路徑納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試裝置及方法，包括試樣成型長筒、監測裝置、液體收集容器、水壓控制器和壓力隔離裝置；試樣成型長筒內放置砂試樣；所述監測裝置包含在試樣成型長筒內分段布置的n個孔隙水壓力計和PH計；所述壓力隔離裝置用橡膠膜隔離成兩個腔室，其中一個腔室與水壓控制器相連，另一個腔室裝滿硅溶膠與試樣成型長筒連接；所述水壓控制器、壓力隔離裝置、試樣成型長筒和液體收集容器依次連接。本發明克服現有裝置難以分析沿滲流路徑固化的不均勻性問題、以及無法實時測量沿滲流路徑上硅溶膠PH值和固化過程中砂土孔隙率變化的問題。

技術領域

本發明屬于巖土工程研究領域,尤其涉及一種沿滲流路徑納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試裝置及方法。

背景技術

納米硅溶膠是納米二氧化硅顆粒在水中的懸浮液，在堿性環境下這些顆粒相互排斥，懸浮液為穩定體系。當PH值降低到一定范圍時，這些納米顆粒先逐漸凝聚成鏈狀結構進而形成三維網狀結構的凝膠，此納米凝膠體系可以加固松散砂土地基，加固方法為將硅溶膠滲流入飽和砂土地基中。在滲流過程中，硅溶膠的前進界面在砂土地基中不斷推移，滲流路徑上不同的位置其PH值和因固化減少的孔隙率是不同的，獲取滲流路徑上不同位置的實時PH值和孔隙率有助于建立納米硅溶膠的固化理論模型。但是現有技術無法提供沿滲流路徑上硅溶膠PH值和固化過程中砂土孔隙率的實時測量結果，難以分析沿滲流方向固化的不均勻性，因此發展實時測量滲流路徑上硅溶膠固化砂土的PH值和孔隙率的裝置和方法尤為重要。

發明內容

本發明為了克服現有裝置無法實時測量沿滲流路徑上硅溶膠PH值和固化過程中砂土孔隙率變化的問題，以及難以分析沿滲流路徑固化的不均勻性問題，本發明提供了一種沿滲流路徑納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試裝置及方法。

本發明的技術方案：一種納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試裝置，包括試樣成型長筒、監測裝置、液體收集容器、水壓控制器和壓力隔離裝置；試樣成型長筒內放置砂試樣；所述監測裝置包含在試樣成型長筒內分段布置的n個孔隙水壓力計和PH計；所述壓力隔離裝置用橡膠膜隔離成兩個腔室，其中一個腔室與水壓控制器相連，另一個腔室裝滿硅溶膠與試樣成型長筒連接；所述水壓控制器、壓力隔離裝置、試樣成型長筒和液體收集容器依次連接。

優選地，所述試樣成型長筒為兩端敞口的PVC圓柱管，高度和直徑比值≥10，取直徑為100mm，壁厚6mm，高度為1m。

優選地，所述PH計為光纖PH計。

優選地，PH計和孔隙水壓力計沿砂土試樣中軸線等距布置在試樣成型長筒內壁，同一水平面上PH計和孔隙水壓力計以中軸線為對稱軸，在同一豎直線上PH計和孔隙水壓力計交替布置。

優選地，所述試樣成型長筒底部塞有第一橡膠塞，試樣成型長筒頂部塞有第二橡膠塞，所述第一橡膠塞上面放置金屬過濾篩網，以防止硅溶膠入口通道堵塞。

優選地，在金屬過濾篩網上面放置一塊厚度為5mm的透水石，以便于硅溶膠能均勻地注入砂土試樣的橫截面上。

一種沿滲流路徑納米凝膠固化砂土的PH值和孔隙率實時測試方法，包括下述步驟：

步驟1：用第一橡膠塞將試樣成型長筒的底部密封住，在第一橡膠塞上放置金屬過濾篩網，在金屬過濾篩網上放置透水石，然后往試樣成型長筒內放置砂土試樣，在砂土試樣放置過程中，沿砂土試樣滲流方向布置孔隙水壓力計和光纖PH計，最后用第二橡膠塞將試樣成型長筒的頂部密封住；

步驟2：連接水壓控制器和壓力隔離裝置的第一腔室，壓力隔離裝置內的第二腔室吸滿硅溶膠，然后連接第二腔室和試樣成型長筒，連接試樣成型長筒和液體收集容器；