土體滲透-吸附試驗(yàn)儀及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種土體滲透一吸附試驗(yàn)儀及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]試驗(yàn)室試驗(yàn)在工程試驗(yàn)當(dāng)中占據(jù)著非常重要的的地位，主要是由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制決定的，土體中的滲透作用對(duì)土體的穩(wěn)定性和沉降有重要的影響，據(jù)有關(guān)資料顯示，在土木工程施工過程中發(fā)生的許多事故中，由于滲透作用引起的事故占據(jù)了85%以上，所以滲透試驗(yàn)越來越受到勘察設(shè)計(jì)以及施工單位的重視，而與滲透試驗(yàn)的相關(guān)問題也逐漸的顯現(xiàn)出來;在環(huán)境巖土工程中，垃圾填埋場(chǎng)是相關(guān)研究的重要課題，其中垃圾污染液的迀移問題又是其中的重點(diǎn)問題，在污染液迀移過程中，除滲流作用外，土體對(duì)污染液的吸附作用也占據(jù)著相當(dāng)?shù)谋戎?，現(xiàn)階段大多數(shù)的垃圾填埋場(chǎng)使用的吸附材料多為粘性土，所以測(cè)定粘性土的吸附特性，對(duì)于研究設(shè)計(jì)垃圾填埋場(chǎng)有重要的作用。
[0003]所以，為了在以后的設(shè)計(jì)勘察與施工過程中能夠杜絕這類危險(xiǎn)事故的發(fā)生，我們必須對(duì)土體的滲透和吸附特性進(jìn)行準(zhǔn)確有效的測(cè)定，而且還需要能夠模擬軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下土體的滲透和吸附特性。
[0004]現(xiàn)在傳統(tǒng)測(cè)定滲透性的方法一般為變水頭法和常水頭法，這兩種方法使用不同的儀器。測(cè)定土壤吸附性的常規(guī)方法是Batch法和土柱試驗(yàn)，由于原理方法的不同，后者的試驗(yàn)結(jié)果往往偏小。所以為了安全的考慮，一般會(huì)使用土柱試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果用于設(shè)計(jì)參數(shù)。這些方法的一個(gè)缺陷主要是不能模擬軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)和結(jié)果的誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種土體滲透-吸附試驗(yàn)儀，能夠在不同波動(dòng)的軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，并能夠進(jìn)行變水頭法和常水頭法測(cè)定滲透性，具有測(cè)量準(zhǔn)確、精度高、測(cè)量結(jié)果誤差小的特點(diǎn)，還能進(jìn)行吸附試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確;有效的利用了資源，降低了生產(chǎn)成本，使用更加靈活方便。
[0006]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種土體滲透-吸附試驗(yàn)方法，具有過程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠的特點(diǎn)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種土體滲透一吸附試驗(yàn)儀，包括圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置、液體體積量測(cè)裝置、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還包括滲透注水裝置、污染液注入裝置、有機(jī)玻璃缸、橡膠模、上鋼柱和下鋼柱，土柱放置于橡膠模中，土柱的上下放透水石，下鋼柱支撐并密封于下透水石的下面，上鋼柱置于上透水石的上面并密封，橡膠模、上鋼柱和下鋼柱置于密封的有機(jī)玻璃缸內(nèi)；
滲透注水裝置通過注水管與下透水石連通，并設(shè)有與下透水石連通的第一排氣管，還設(shè)有與上透水石連通的第二排氣管，在注水管和排氣管上均設(shè)有閥門； 污染液注入裝置通過污染液進(jìn)入管與上透水石連接，并設(shè)有與下透水石連通的第三排氣管，污染液進(jìn)入管和第三排氣管上均設(shè)有閥門；
第三排氣管和與上透水石連通的第二排氣管均與液體體積量測(cè)裝置相連；
有機(jī)玻璃缸的上端設(shè)有用于向有機(jī)玻璃缸內(nèi)注水的注水口，圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置自有機(jī)玻璃缸的下端與缸內(nèi)腔連通，圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置和液體體積量測(cè)裝置與計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
[0008]其中，有機(jī)玻璃缸的上端通過上密封板和下密封板密封，其下端也通過上密封板和下密封板密封。
[0009]一種土體滲透滲透試驗(yàn)的試驗(yàn)方法包括以下步驟:
1)土柱試樣制取，并放入橡膠模中；
2)土柱試樣的上下兩端放透水石；
3)將放入土柱和透水石的橡膠模放入有機(jī)玻璃缸中，橡膠模的上下兩端分別用上鋼柱和下鋼柱支撐密封，有機(jī)玻璃缸的上下用密封板密封；
4)通過注水口對(duì)有機(jī)玻璃缸內(nèi)加滿水；
5)在滲透注水裝置加清水，同時(shí)打開注水管和第一排氣管上的閥門，進(jìn)行注水排氣，至第一排氣管中無氣泡排出，立即關(guān)閉第一排氣管上的閥門；
6)打開第二排氣管上的閥門對(duì)上面的透水石進(jìn)行排氣，至無氣泡排出后立即關(guān)閉閥門；
7)圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置施壓，打開第二排氣管上的閥門，利用液體體積量測(cè)裝置和滲透注水裝置進(jìn)行記錄，最后測(cè)定滲透系數(shù)；
吸附試驗(yàn)的試驗(yàn)方法的步驟如下:
步驟1-步驟3相同；
步驟4為通過污染液注入裝置注入污染液，打開第三排氣管上的閥門，進(jìn)行排氣，至至無氣泡排出后立即關(guān)閉閥門；
步驟5為打開第二排氣管上的閥門對(duì)上面的透水石進(jìn)行排氣，至無氣泡排出后立即關(guān)閉閥門；
步驟6為通過注水口對(duì)有機(jī)玻璃缸內(nèi)加滿水；
步驟7為圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置施壓，打開第三排氣管上的閥門，利用液體體積量測(cè)裝置和滲透注水裝置進(jìn)行記錄，最后測(cè)定污染液濃度；
滲透試驗(yàn)和吸附試驗(yàn)中的步驟4和步驟6的順序均可更換。
[0010]其中，土柱試樣需按照密度分層擊實(shí)制取。
[0011]其中，圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置施壓的水壓為0-lMPa。
[0012]其中，上透水石和下透水石的厚度均為5mm。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明通過圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置使?jié)B透一吸附試驗(yàn)?zāi)軌蛟诓煌牟▌?dòng)的軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行，這將大大提高現(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果的靠近性；同時(shí)還把滲透試驗(yàn)和吸附試驗(yàn)結(jié)合起來，有效地利用了資源，降低了生產(chǎn)成本，儀器更加的靈活方便，具有測(cè)量準(zhǔn)確、精度高、測(cè)量結(jié)果誤差小的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、滲透注水裝置;2、上密封板;3、下密封板；4、上鋼柱;5、上透水石;6、有機(jī)玻璃缸;7、土柱；8、橡膠模;9、下透水石；10、下鋼柱；11、注水管；12、第三排氣管；13、第一排氣管；14、第二排氣管；15、液體體積量測(cè)裝置;16、圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置;17、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；18、注水口； 19、污染液進(jìn)入管;20、污染液注入裝置;21、閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]本發(fā)明中，將土柱尺寸統(tǒng)一為直徑39.1mm，高度80mm，這是結(jié)合了測(cè)定抗剪強(qiáng)度三軸試驗(yàn)儀中所用的土柱尺寸，能使土柱更好的模擬在軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下、圍壓波動(dòng)狀態(tài)下滲流一吸附特性。
[0017]參見圖1所示，土體滲透一吸附試驗(yàn)儀包括圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置16、液體體積量測(cè)裝置15、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)17，還包括滲透注水裝置1、污染液注入裝置20、有機(jī)玻璃缸6、橡膠模8、上鋼柱4和下鋼柱10，土柱7放置于橡膠模8中，土柱7的上下放透水石，下鋼柱10支撐并密封于下透水石9的下面，上鋼柱4置于上透水石5的上面并密封，橡膠模8、上鋼柱4和下鋼柱10置于密封的有機(jī)玻璃缸6內(nèi)；
滲透注水裝置1通過注水管11與下透水石9連通，并設(shè)有與下透水石9連通的第一排氣管13，還設(shè)有與上透水石5連通的第二排氣管14，在注水管11和排氣管上均設(shè)有閥門21;
污染液注入裝置20通過污染液進(jìn)入管19與上透水石5連接，并設(shè)有與下透水石9連通的第三排氣管12，污染液進(jìn)入管19和第三排氣管12上均設(shè)有閥門21;
第三排氣管12和與上透水石5連通的第二排氣管14均與液體體積量測(cè)裝置15相連；有機(jī)玻璃缸6的上端設(shè)有用于向有機(jī)玻璃缸6內(nèi)注水的注水口 18，圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝置16自有機(jī)玻璃缸6的下端與缸內(nèi)腔連通，圍壓施加、波動(dòng)量測(cè)裝