[發(fā)明專利]基于鹽溶液法測(cè)定干濕交替條件下土壤水分特征曲線的裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110277346.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN113049779B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏玉杰;周小荃;辜婧瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 武漢尚齊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42261
• 代理人: 王攀

本發(fā)明涉及水土特征技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于鹽溶液法測(cè)定干濕交替條件下土壤水分特征曲線的裝置與方法，包括底座，所述底座的上端面固定安裝有連接箱，所述連接箱的上端活動(dòng)安裝有箱體，所述箱體的內(nèi)側(cè)頂面通過升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝有土槽，所述底座的上端面開設(shè)有若干個(gè)滑槽，每個(gè)所述滑槽內(nèi)滑動(dòng)插裝有若干個(gè)儲(chǔ)存格，所述儲(chǔ)存格數(shù)量為若干個(gè)且呈陣列排布，位于前后方的儲(chǔ)存格分別對(duì)應(yīng)活動(dòng)穿過連接箱的前后端面，本發(fā)明可以對(duì)不同飽和鹽溶液的更換，既可以進(jìn)行不同次數(shù)的干濕循環(huán)也可進(jìn)行不同強(qiáng)度的干濕循環(huán)，也可以進(jìn)行干濕循環(huán)處理前后土樣土水特征曲線的測(cè)定，裝置具有多種用途且操作簡(jiǎn)便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水土特征技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于鹽溶液法測(cè)定干濕交替條件下土壤水分特征曲線的裝置與方法。

背景技術(shù)

由于全球氣候的變化，旱澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，土體開裂的現(xiàn)象日益普遍。在自然降雨蒸發(fā)條件下，土體經(jīng)歷多次干燥與濕潤(rùn)的循環(huán)往復(fù)作用。在這個(gè)過程中，土壤體積會(huì)發(fā)生脹縮變化，進(jìn)而改變滲透性能、水分與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律，引起土壤結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的不可逆劣化和衰減，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡、瀉溜、崩崗、崩塌等失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，致使災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)也會(huì)對(duì)巖土、水利、地質(zhì)等工程方面帶來極大的影響。

目前針對(duì)土體干濕循環(huán)過程的研究方法一般為浸水增濕和烘干/風(fēng)干脫濕，但這些方法會(huì)需要將土樣從裝置中拿出來稱重并且需要稱量多次，操作繁瑣且不能準(zhǔn)確的控制定量增濕水的情況，因此精度較差。對(duì)于非飽和土而言，土水特征曲線是描述含水量與基質(zhì)吸力間相關(guān)關(guān)系的曲線，含水量的往復(fù)變化可以用基質(zhì)吸力的重復(fù)作用表示，因此土樣可以通過基質(zhì)吸力一定的條件下平衡，使土樣均勻的達(dá)到目標(biāo)含水量，實(shí)現(xiàn)干濕循環(huán)的過程。飽和鹽溶液法是目前最常用的基質(zhì)吸力控制技術(shù)之一，通過不同的飽和鹽溶液控制環(huán)境濕度，從而達(dá)到控制土樣吸力的目的。此外，土水特征曲線可以用來模擬土壤水分運(yùn)動(dòng)、預(yù)測(cè)非飽和土的滲透性質(zhì)、擴(kuò)散作用、吸附作用等，其測(cè)定則主要采用軸平移技術(shù)、張力計(jì)法、濾紙法等。上述方法易產(chǎn)生誤差、操作不便且效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的基于鹽溶液法測(cè)定干濕交替條件下土壤水分特征曲線的裝置與方法能夠提高實(shí)驗(yàn)的精度和工作效率。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種運(yùn)用鹽溶液法進(jìn)行干濕循環(huán)處理和土水特征曲線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置，包括底座，所述底座的上端面固定安裝有連接箱，所述連接箱的上端活動(dòng)安裝有箱體，所述箱體的內(nèi)側(cè)頂面通過升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝有土槽，所述底座的上端面開設(shè)有若干個(gè)滑槽，每個(gè)所述滑槽內(nèi)滑動(dòng)插裝有若干個(gè)儲(chǔ)存格，所述儲(chǔ)存格數(shù)量為若干個(gè)且呈陣列排布，位于前后方的儲(chǔ)存格分別對(duì)應(yīng)活動(dòng)穿過連接箱的前后端面，所述儲(chǔ)存格的上端面靠近連接箱的一側(cè)邊沿處延伸出封住沿，所述儲(chǔ)存格的內(nèi)側(cè)開設(shè)有圓柱形狀的腔，所述儲(chǔ)存格的內(nèi)側(cè)底面均放入有磁力攪拌子，所述底座的內(nèi)側(cè)設(shè)置有對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)所述磁力攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述儲(chǔ)存格的內(nèi)壁的上端端口延伸出L型折邊，所述L型折邊的上端面活動(dòng)設(shè)置有環(huán)框，所述環(huán)框外側(cè)邊沿朝向下方延伸出下折邊，所述下折邊的下端垂直延伸出伸入所述L型折邊內(nèi)側(cè)的彎折底邊，所述彎折底邊的下端面轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有若干個(gè)等距環(huán)形陣列分布的滾球，所述儲(chǔ)存格的上端面對(duì)應(yīng)彎折底邊的下方處延伸出若干個(gè)等距環(huán)形陣列分布的三角導(dǎo)塊，所述環(huán)框的下端面靠近內(nèi)側(cè)處朝向下方延伸出轉(zhuǎn)動(dòng)桿，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的外表面設(shè)置有若干個(gè)導(dǎo)流板體，所述環(huán)框的外邊沿朝向上方延伸出上折邊，所述儲(chǔ)存格的外表面靠近上端處固定連接有固定架，所述固定架的下端面垂直延伸出與儲(chǔ)存格同軸的固定柱，所述固定柱的下端伸入至儲(chǔ)存格的內(nèi)側(cè)且外表面靠近下端處固定連接有下接板，所述儲(chǔ)存格的內(nèi)側(cè)靠近上端處設(shè)置有與儲(chǔ)存格同軸的環(huán)狀筒，所述下接板的端部固定連接在環(huán)狀筒的內(nèi)壁上，所述上折邊的內(nèi)壁上連接有與之同步轉(zhuǎn)動(dòng)的且活動(dòng)卡在環(huán)狀筒上端端口的帶動(dòng)桿，所述環(huán)狀筒的上端端口延伸出導(dǎo)環(huán)，所述帶動(dòng)桿的下端開設(shè)有滑動(dòng)卡在導(dǎo)環(huán)外表面的導(dǎo)槽，所述帶動(dòng)桿的下端面通過上接板固定連接有上扇板，所述下接板的上端面固定連接有下扇板，所述上扇板與下扇板之間活動(dòng)連接有螺旋階梯狀分布的若干個(gè)連接扇板，且所述上扇板、下扇板與連接扇板的邊沿處與環(huán)狀筒的內(nèi)壁活動(dòng)貼合，所述上扇板、下扇板與連接扇板的外形呈扇形，所述箱體的內(nèi)側(cè)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外接有PC端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。