CN207263587U - 一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，由活动支撑系统、溶液储存装置和渗透饱和装置组成，其中的活动支撑系统包括固定支座和支撑杆，支撑杆下部有电机，支撑杆上安装活动支架；溶液储存装置包括马氏瓶，马氏瓶放置在活动支撑系统的活动支架上，马氏瓶通过控制阀和导流管与渗透饱和装置相连接；渗透饱和装置，包含土样筒，土样筒有底座和顶盖，顶盖上设有控制阀和入水口，底座上设有控制阀和出水口，在土样筒内部的上下两侧依次有垫圈、透水石和滤纸。由于采用活动支架，可自由调整水头，满足变水头、常水头测试需要；同时可自由组装成不同尺寸的土样筒，土样筒易组装，可制备不同尺寸的土样，满足直剪或三轴试验需要。

Description

一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置

技术领域

本实用新型属于土木工程测试技术领域的试验装置，特别涉及一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置。

背景技术

土作为一种主要建筑材料，在水利工程、环境岩土工程和农业工程中作为基础材料得到普遍应用。在工程实践当中发现，由于化工厂废液排放、垃圾填埋场渗滤液渗透等导致环境污染，被污染土体强度降低，其结构强度丧失，这些均与化学溶液在土体中的渗流反应有关。目前在土体工程特性测试当中，尤其是渗透测试中，仍然采用纯水作为测试水体，不能有效考虑化学溶液尤其是酸碱溶液对土体渗透造成的破坏。因此制备被化学溶液渗透或饱和的土样，对环境岩土工程的设计、施工及后期治理具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种可用于化学溶液尤其是酸碱溶液渗透或饱和土样的试验装置，主要用于水利工程、环境岩土工程和农业工程等土体渗透测试及土样饱和，为环境岩土工程设计、施工及治理提供可靠数据。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种酸碱溶液渗透饱和试验装置，其特征在于，由活动支撑系统、溶液储存装置和渗透饱和装置组成，其中：

活动支撑系统，包括固定支座和支撑杆，支撑杆下部有电机，支撑杆上安装有活动支架，活动支架由电机驱动；

溶液储存装置，包括马氏瓶，马氏瓶放置在活动支撑系统的活动支架上，马氏瓶通过控制阀和导流管与渗透饱和装置相连接；

渗透饱和装置，包含用于放置土样的土样筒，土样筒有底座和顶盖，其中，顶盖上设有控制阀和入水口，底座上设有控制阀和出水口，在土样筒内部的上下两侧依次有垫圈、透水石和滤纸。

本实用新型的其它特点是：

所述的土样筒有两种类型，一种是有机玻璃环刀套在小尺寸外套环内，另一种是三瓣式三轴套模套在大尺寸外套环内。

所述的有机玻璃环刀的直径为61.8mm，高度为20mm。

所述支撑杆配有大尺寸标尺。

所述马氏瓶配有小尺寸标尺。

所述溶液储存装置用于储存放置不同物质成分、不同酸碱度的化学溶液。

所述土样的内径为39.8mm～61.8mm，高度为20mm～80mm。

所述渗透饱和装置为圆筒形，内径为40mm～65mm，高度为60mm～120mm。

本实用新型的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，采用了可调节高度的活动支架，可自由调整水头，满足变水头、常水头测试需要；同时采用了可拆卸的、可自由组装成不同尺寸的土样筒，土样筒易组装，可制备不同尺寸的土样满足直剪或三轴试验需要。此外，马氏瓶、控制阀和夹具的综合使用可有效减少酸碱溶液浓度或酸碱度的变化。

附图说明

图1是本实用新型的酸碱溶液渗透饱和土样的试验结构示意图；

图2是另一种渗透饱和装置的结构示意图。

图中的标记分别表示：1、电机，2、固定支座，3、支撑杆，4、大尺寸标尺，5、活动支架，6、马氏瓶，7、小尺寸标尺，8、控制阀，9、导流管，10、底座，11、垫圈，12、透水石，13、顶盖，14、小尺寸外套环，15、有机玻璃环刀，16、滤纸，17、三瓣式三轴套模，18、出水口，19、入水口，20、大尺寸外套环，21、土样。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

本实施例给出一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，由活动支撑系统、溶液储存装置和渗透饱和装置组成，其中：

活动支撑系统，包括固定支座2和支撑杆3，支撑杆3下部有电机1，支撑杆3上安装有活动支架5，活动支架5由电机1驱动；

溶液储存装置，包括马氏瓶6，马氏瓶6放置在活动支撑系统的活动支架5 上，在马氏瓶6通过控制阀8和导流管9与渗透饱和装置相连接；

渗透饱和装置，包含用于放置土样21的土样筒，土样筒有底座10和顶盖13，其中，顶盖13上设有控制阀8和入水口19，底座10上设有控制阀8和出水口18，在土样筒内部的上下两侧内部依次有垫圈11、透水石12和滤纸16。

本实施例中，土样筒有两种类型，一种是有机玻璃环刀15套在小尺寸外套环14内，另一种是三瓣式三轴套模17套在大尺寸外套环20内。

有机玻璃环刀15的直径为61.8mm，高度为20mm。

溶液储存装置用于储存放置不同物质成分、不同酸碱度的化学溶液。

支撑杆3配有大尺寸标尺4，以控制活动支架5的高度，提供不同的水头；马氏瓶6配有小尺寸标尺7，以便控制不同物质成分、不同酸碱度的化学溶液的高度。

土样21的内径为39.8mm～61.8mm，高度为20mm～80mm。

渗透饱和装置为圆筒形，内径为40mm～65mm，高度为60mm～120mm。

本实施例制备的酸碱溶液渗透饱和试验装置，采用活动支架，可自由调整水头，满足变水头、常水头测试需要；采用可自由组装成不同尺寸的土样筒，土样筒易组装，可制备不同尺寸的土样，可灵活运用于三轴试验土样和直接剪切试验土样；土样直接渗流饱和，既可以直接测试土样在酸碱溶液作用下的渗透系数，也可用于不同化学溶液作用时的土样饱和，简单快捷。

采用上述酸碱溶液渗透饱和试验装置，具体操作步骤如下：

步骤一，按试验要求选择土样21尺寸(直剪土样或者三轴土样)，如为直剪土样用有机玻璃环刀15切削原状样或压制重塑样，如为三轴土样则切削或压制完成后用三瓣式三轴套模17固定，试样21均呈圆柱状，有机玻璃环刀或三瓣式套模内部均涂抹一层凡士林；

步骤二，依次放置底座10、垫圈11、透水石12、滤纸16、将带模具的试样21放置在滤纸16上，用刷子清除装置内杂物(如掉落的土颗粒等)，加小尺寸外套环14或大尺寸外套环20固定，在土样上方依次放置滤纸16、透水石12、垫圈11，最后安放装置顶盖13；

步骤三，根据试验要求将测试溶液装入马氏瓶6中，轻开控制阀8确保溶液流通，流出溶液用量筒回收值废液回收桶；

步骤四，根据试验要求，用电机1调节活动支架5的位置并记录，确定渗流所需水头；

步骤五，将渗透饱和装置放置在底座10上固定，用导流管9将马氏瓶6和渗透饱和装置连接在一起；

步骤六，打开马氏瓶6、渗透饱和装置出入水口的控制阀8，开始试验，记录渗流时间及马氏瓶6内溶液的位置水头，记录渗流时间和溶液下降高度；渗出溶液用量筒称取，可用于离子测试、流量测试等；打开控制阀8，开始渗流，；

步骤七，参照变水头或者常水头试验方法，记录渗流时间和溶液位置水头，计算土样21的渗透系数；待恒定时间内渗出水量为恒定值时，土样21饱和完成；

步骤八，关闭马氏瓶6的控制阀8以及渗透装置进出水口控制阀8，卸载土样21；

步骤九，取出土样21，可用于直接剪切试验、三轴剪切试验、微观结构扫描等；

步骤十，清洗酸碱溶液渗透饱和土样的试验装置。

试验过程还包括有夹具、量筒、凡士林、刷子等辅助器械。

以下是发明人给出的具体应用实例。

本实施例所用土样21采自陕西杨凌渭河左岸阶地。土粒比重2.71，烘干法测得其天然含水率为13.1％，天然干密度为1.36g/cm³，天然孔隙比为0.98。液限为37.6％，塑限为17.7％，塑性指数为19.9，为粉质粘土。击实试验测得土体的最大干密度为1.67g/cm³,最优含水率为18.9％。经测试土体的砂粒含量占 0.52％，粉粒占69.41％，黏粒占30.07％，以粉粒为主。土样21属于低液限粘土(CL)。

仪器及辅助设备：

1)土样压制模具

2)酸碱溶液渗透饱和试验装置

3)刷子：小型号油漆刷

4)凡士林：普通白色凡士林

5)天平：精度值0.01g

步骤一，按试验要求选择土样，土样长度80mm，直径39.8mm，用土样压制模具分三层静压成型；

步骤二，将土样从压制模具中推出；在三瓣式三轴套模内壁和两端均匀涂抹一层凡士林，将土样用三瓣式套模套笼，应箍紧；

步骤三，依次放置好底座、垫圈、透水石、滤纸，将土样连同套模放置在滤纸上，用刷子清除槽内杂物，取出套箍，放置外套环，卡紧；外套环内部及四周均匀涂抹一层凡士林；

步骤四，在土样上方依次放置滤纸、透水石、垫圈、顶盖，将渗透饱和装置放置在支撑系统的固定底座上；

步骤五，将浓度为1％的醋酸溶液1000ml倒入中号马氏瓶中，放置在支撑系统的活动支架上，固定；开启马氏瓶控制阀，测试导流管流通性；

步骤六，根据土样的水力坡降初步估算出溶液势能水头的位置，避免试验过程中发生渗流破坏；用电机调整活动支架高度至合适值，记录活动支架及马氏瓶内溶液的位置，计算溶液的位置水头；

步骤七，打开马氏瓶及渗透饱和装置出入水口的控制阀，开始渗流；记录渗流时间和流量；

步骤八，检查流量，待恒定时间内流量恒定时，土样饱和完成；关闭控制阀；

步骤九，取下导流管，连同套模卸载土样，快速转移至三轴试验设备上进行相关试验；

步骤十，清洗导流管、透水石以及酸碱溶液渗透饱和土样试验装置。

试验结果：

土样在势能为1m的水头下渗流，待流出量恒定时，停止试验。测试土样的含水率达到36.2％，完全饱和。

Claims (8)

1.一种酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，由活动支撑系统、溶液储存装置和渗透饱和装置组成，其中：

活动支撑系统，包括固定支座(2)和支撑杆(3)，支撑杆(3)下部有电机(1)，支撑杆(3)上安装有活动支架(5)，活动支架(5)由电机(1)驱动；

溶液储存装置，包括马氏瓶(6)，马氏瓶(6)放置在活动支撑系统的活动支架(5)上，在马氏瓶(6)通过控制阀(8)和导流管(9)与渗透饱和装置相连接；

渗透饱和装置，包含用于放置土样(21)的土样筒，土样筒有底座(10)和顶盖(13)，其中，顶盖(13)上设有控制阀(8)和入水口(19)，底座(10)上设有控制阀(8)和出水口(18)，在土样筒内部的上下两侧内部依次有垫圈(11)、透水石(12)和滤纸(16)。

2.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述的土样筒有两种类型，一种是有机玻璃环刀(15)套在小尺寸外套环(14)内，另一种是三瓣式三轴套模(17)套在大尺寸外套环(20)内。

3.如权利要求2所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述的有机玻璃环刀(15)的直径为61.8mm，高度为20mm。

4.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述支撑杆(3)配有大尺寸标尺(4)。

5.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述马氏瓶(6)配有小尺寸标尺(7)。

6.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述溶液储存装置用于储存放置不同物质成分、不同酸碱度的化学溶液。

7.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述土样(21)的内径为39.8mm～61.8mm，高度为20mm～80mm。

8.如权利要求1所述的酸碱溶液渗透饱和土样试验装置，其特征在于，所述渗透饱和装置为圆筒形，内径为40mm～65mm，高度为60mm～120mm。