專利名稱：一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境及巖土工程領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，尤其是對(duì)于金屬離子溶液作用下，膨潤(rùn)土與黏土 /砂土類型的豎向隔離墻、黏土和擊實(shí)黏土(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)等工程屏障材料的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子性能的測(cè)定。
背景技術(shù)：
根據(jù)傳統(tǒng)的對(duì)流-彌散-擴(kuò)散遷移理論，有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子是評(píng)價(jià)黏性土、擊實(shí)粘土墊層(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)、膨潤(rùn)土系豎向隔離墻等工程屏障阻滯重 金屬污染液遷移的重要基本指標(biāo)。有效擴(kuò)散系數(shù)采用一維土柱淋濾實(shí)驗(yàn)測(cè)定，阻滯因子通過(guò)批吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果求算獲得。兩者測(cè)定周期長(zhǎng)、操作過(guò)程繁雜，并且需要不同的測(cè)定設(shè)備及方法完成。此外，工程實(shí)踐和科研試驗(yàn)中通常出現(xiàn)采用金屬離子溶液對(duì)巖土工程材料(這里特指黏性土及工程屏障材料)進(jìn)行滲透實(shí)驗(yàn)及一維土柱淋濾實(shí)驗(yàn)時(shí)，流量及金屬離子溶質(zhì)濃度通量理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)定結(jié)果存在較大偏差。除了測(cè)定過(guò)程中的人為誤差等因素，目前的分析理論中針對(duì)存在溶質(zhì)濃度差的化學(xué)滲透均未考慮材料的半透膜效應(yīng)。金屬離子溶液作用下，由于巖土工程材料的半透膜效應(yīng)所造成的化學(xué)滲透具體表現(xiàn)為(1)由于化學(xué)滲透造成的體積變化；(2)滲透規(guī)律結(jié)果偏離達(dá)西定律；(3)低滲透性巖土介質(zhì)中出現(xiàn)異?？紫端畨毫?；(4)溶質(zhì)遷移速率的改變等。巖土工程材料半透膜效應(yīng)的成因主要包括(I)對(duì)于帶電離子主要依靠相鄰黏土顆粒間擴(kuò)散雙電層形成的(疊加)電場(chǎng)對(duì)離子的靜電排斥；(2)對(duì)于非極性溶質(zhì)，例如水溶性有機(jī)混合物，主要通過(guò)黏土孔隙尺寸對(duì)大分子溶質(zhì)在幾何空間上的約束。巖土工程材料半透膜效應(yīng)的定量評(píng)價(jià)采用膜效率系數(shù)ω，其數(shù)值介于O和I之間，數(shù)值等于O或I時(shí)分別表示材料不具有膜效應(yīng)或具有理想膜效應(yīng)。而目前尚未有能夠測(cè)定巖土工程材料膜效率系數(shù)的測(cè)試裝置，限制了工程實(shí)踐中獲取重金屬污染物運(yùn)移參數(shù)的準(zhǔn)確性以及科學(xué)研究的理論分析方法進(jìn)步。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置可以對(duì)黏性土試樣的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子性能進(jìn)行測(cè)定。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，該性能測(cè)試裝置包括試樣盒、上透水石、下透水石、上濾紙、下濾紙、微差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、精密注射泵、第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐、第三儲(chǔ)液罐和第四儲(chǔ)液罐，其中，所述的試樣盒包括頂蓋、底座和腔體，腔體固定連接在頂蓋和底座之間，腔體內(nèi)壁涂有抗金屬溶液腐蝕層，試樣盒呈密封狀態(tài)；下透水石、下濾紙、黏性土試樣、上濾紙和上透水石從下向上依次排布在腔體中；上透水石的直徑和下透水石的直徑分別等于腔體的內(nèi)徑，上透水石的上部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔，下透水石的下部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔；頂蓋中設(shè)有上左通管、上中通管和上右通管，上左通管的底端和上右通管的底端位于上透水石的凹孔中，上中通管的底端穿過(guò)上透水石的通孔，位于黏性土試樣中，上中通管的頂部通過(guò)含有第一雙向閥的管道與微差壓傳感器連接；底座中設(shè)有下左通管、下中通管和下右通管，下左通管的頂端和下右通管的頂端位于下透水石的凹孔中，下中通管的頂端穿過(guò)下透水石的通孔，位于黏性土試樣中，下中通管的底部通過(guò)含有第二雙向閥的管道與微差壓傳感器連接，微差壓傳感器與數(shù)據(jù)采集儀連接；所述的精密注射泵中設(shè)有第一注射器、第二注射器、第三注射器和第四注射器四個(gè)注射器，第一注射器通過(guò)第一三通閥門(mén)分別與第一儲(chǔ)液罐的出水口和上右通管的頂端連接，并且第一儲(chǔ)液罐和第一三通閥門(mén)之間設(shè)有第二三通閥門(mén)；第二注射器通過(guò)第三三通閥門(mén)分別與第二儲(chǔ)液罐的出水口和上左通管的頂端連接，并且第二儲(chǔ)液罐和第三三通閥門(mén)之間設(shè)有第四三通閥門(mén)；第三注射器通過(guò)第五三通閥門(mén)分別與第三儲(chǔ)液罐的出水口和下右通管的底端連接，并且第三儲(chǔ)液罐和第五三通閥門(mén)之間設(shè)有第六三通閥門(mén)；第四注射器通過(guò)第七三通閥門(mén)分別與第四儲(chǔ)液罐的出水口和下左通管的底端連接，并且第四儲(chǔ)液罐和第 七三通閥門(mén)之間設(shè)有第八通閥門(mén)。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I.實(shí)現(xiàn)對(duì)黏性土試樣的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子性能進(jìn)行測(cè)定。本實(shí)用新型的測(cè)試裝置能夠在黏性土試樣兩測(cè)施加穩(wěn)定的溶質(zhì)濃度差，并能夠持續(xù)準(zhǔn)確測(cè)定黏性土試樣兩側(cè)化學(xué)滲透壓力差，實(shí)現(xiàn)膜效率系數(shù)測(cè)定的兩個(gè)最主要必要條件。本實(shí)用新型為金屬離子在巖土工程材料中的運(yùn)移規(guī)律理論分析(對(duì)流-彌散-擴(kuò)散溶質(zhì)運(yùn)移模型)研究水平的提升提供了必要的測(cè)試技術(shù)條件。考慮半透膜效應(yīng)的對(duì)流-擴(kuò)散運(yùn)移方程中，主要參數(shù)包括巖土工程材料的有效擴(kuò)散系數(shù)、阻滯因子、膜效率系數(shù)、滲透系數(shù)和孔隙率。其中，滲透系數(shù)及孔隙率根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123-1999)或《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定；有效擴(kuò)散系數(shù)通過(guò)一維土柱淋濾試驗(yàn)測(cè)定；阻滯因子通過(guò)批處理吸附試驗(yàn)確定。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)黏性土試樣的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)及阻滯因子的測(cè)定。2.測(cè)試周期短，成本低廉。利用本實(shí)用新型提供的測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以對(duì)巖土工程材料的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子進(jìn)行聯(lián)合測(cè)定，不必分別測(cè)定，聯(lián)合三種性能在同一設(shè)備，同一過(guò)程中測(cè)定出來(lái)，簡(jiǎn)化了測(cè)試的操作過(guò)程、降低了測(cè)試成本，明顯提高了巖土工程材料阻滯性能參數(shù)確定的效率。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖中有試樣盒I、頂蓋101、底座102、腔體103、上左通管104、上中通管105、上右通管106、下左通管107、下中通管108、下右通管109、上透水石2、下透水石3、上濾紙4、下濾紙5、微差壓傳感器6、數(shù)據(jù)采集儀7、精密注射泵8、第一注射器801、第二注射器802、第三注射器803、第四注射器804、第一儲(chǔ)液罐9、第二儲(chǔ)液罐10、第三儲(chǔ)液罐11、第四儲(chǔ)液罐12、黏性土試樣13、第一三通閥門(mén)14、第二三通閥門(mén)15、第三三通閥門(mén)16、第四三通閥門(mén)17、第五三通閥門(mén)18、第六三通閥門(mén)19、第七三通閥門(mén)20、第八三通閥門(mén)21、第一雙向閥22、第二雙向閥23。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)用新型中提及的黏性土試樣可以是黏性土、擊實(shí)黏土(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)等工程屏障材料。本實(shí)用新型的性能測(cè)試裝置是在金屬離子溶液作用下，對(duì)黏性土試樣的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子性能的測(cè)定。如圖I所示，本實(shí)用新型的一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，包括試樣盒I、上透水石2、下透水石3、上濾紙4、下濾紙5、微差壓傳感器6、數(shù)據(jù)采集儀7、精密注射泵8、第一儲(chǔ)液罐9、第二儲(chǔ)液罐10、第三儲(chǔ)液罐11和第四儲(chǔ)液罐12。試樣盒I包括頂蓋101、底座 102和腔體103，腔體103固定連接在頂蓋101和底座102之間。腔體103內(nèi)壁涂有抗金屬溶液腐蝕層。抗金屬溶液腐蝕層可以阻擋金屬溶液對(duì)腔體103內(nèi)壁的腐蝕?？菇饘偃芤焊g層優(yōu)選由鐵氟龍材料制成。試樣盒I呈密封狀態(tài)。下透水石3、下濾紙5、黏性土試樣13、上濾紙4和上透水石2從下向上依次排布在腔體103中。上透水石2的直徑和下透水石3的直徑分別等于腔體103的內(nèi)徑。上透水石2與頂蓋101的底面接觸，下透水石3與底座102的頂面接觸，腔體103內(nèi)無(wú)空隙。上透水石2的上部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔，下透水石3的下部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔。頂蓋101中設(shè)有上左通管104、上中通管105和上右通管106。上左通管104的底端和上右通管106的底端位于上透水石2的凹孔中。上中通管105的底端穿過(guò)上透水石2的通孔，位于黏性土試樣13中。上中通管105的頂部通過(guò)含有第一雙向閥22的管道與微差壓傳感器6連接。底座102中設(shè)有下左通管107、下中通管108和下右通管109。下左通管107的頂端和下右通管109的頂端位于下透水石3的凹孔中。下中通管108的頂端穿過(guò)下透水石3的通孔，位于黏性土試樣13中。下中通管108的底部通過(guò)含有第二雙向閥23的管道與微差壓傳感器6連接，微差壓傳感器6與數(shù)據(jù)采集儀7連接。精密注射泵8中設(shè)有第一注射器801、第二注射器802、第三注射器803和第四注射器804四個(gè)注射器。第一注射器801通過(guò)第一三通閥門(mén)14分別與第一儲(chǔ)液罐9的出水口和上右通管106的頂端連接，并且第一儲(chǔ)液罐9和第一三通閥門(mén)14之間設(shè)有第二三通閥門(mén)15。第二注射器802通過(guò)第三三通閥門(mén)16分別與第二儲(chǔ)液罐10的出水口和上左通管104的頂端連接，并且第二儲(chǔ)液罐10和第三三通閥門(mén)16之間設(shè)有第四三通閥門(mén)17。第三注射器803通過(guò)第五三通閥門(mén)18分別與第三儲(chǔ)液罐11的出水口和下右通管109的底端連接，并且第三儲(chǔ)液罐11和第五三通閥門(mén)18之間設(shè)有第六三通閥門(mén)19。第四注射器804通過(guò)第七三通閥門(mén)20分別與第四儲(chǔ)液罐12的出水口和下左通管107的底端連接，并且第四儲(chǔ)液罐12和第七三通閥門(mén)20之間設(shè)有第八通閥門(mén)21。進(jìn)一步，所述的試樣盒I由PVC(聚氯乙烯)材料制成，下左通管107、下中通管108、下右通管109、上左通管104、上中通管105和上右通管106均由聚酰胺材料制成。這些材料均具有防止金屬溶液腐蝕的作用。進(jìn)一步，所述的上左通管104、上中通管105和上右通管106處于同一直線，且上左通管104和上右通管106到上中通管105的距離相等；下左通管107、下中通管108和下右通管109處于同一直線，且下左通管107和下右通管109到下中通管108的距離相等。合理布置上左通管104、上中通管105和上右通管106的位置，以及下左通管107、下中通管108和下右通管109的位置，可以減小注射和回抽作用對(duì)差壓傳感器6測(cè)試的影響，使得測(cè)量更準(zhǔn)確。進(jìn)一步，為提高試樣盒I的密封性能，保證溶液不會(huì)從試樣盒I中滲漏，腔體103分別與頂蓋101和底座102之間設(shè)有橡膠密封，上透水石2分別與上左通管104、上中通管105和上右通管106之間設(shè)有橡膠密封環(huán)，下透水石3分別與下左通管107、下中通管(08和下右通管109之間設(shè)有橡膠密封環(huán)。進(jìn)一步，所述的上透水石2中凹孔的高度等于上透水石2高度的一半，下透水石3中凹孔的高度等于下透水石3高度的一半。這使得注射和回抽的溶液能夠均布于上透水石2和下透水石3。進(jìn)一步，為保證測(cè)量順利完成，并且提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，所述的微差壓傳感器6的 量程達(dá)到50kPa以上，精度要求滿足±0. 2kPa，所述的精密注射泵8的注射流速與回抽流速均為IXIO—V/s—IXIO—V/s，精密注射泵8的第一注射器801、第二注射器802、第三注射器803和第四注射器804的體積相等，且體積范圍在8. 64X l(Tm3 — 8. 64X 10 3之間。上述結(jié)構(gòu)的測(cè)試裝置的安裝方法為首先將下透水石3、下濾紙5、黏性土試樣13、上濾紙4和上透水石2從下向上依次排布在腔體103中，再將頂蓋101與腔體103固定連接，使得試樣盒I呈密封狀態(tài)，且腔體103被填滿，沒(méi)有空隙；然后在頂蓋101中安裝上左通管104、上中通管105和上右通管106，在底座102中安裝下左通管107、下中通管108和下右通管109，并且將上中通管105的頂端和下中通管108的底端分別與微差壓傳感器6連接，微差壓傳感器6與數(shù)據(jù)采集儀7連接；隨后將精密注射泵8中的第一注射器801通過(guò)第一三通閥門(mén)14分別與第一儲(chǔ)液罐9的出水口和上右通管106的頂端連接，并且第一儲(chǔ)液罐9和第一三通閥門(mén)14之間連接第二三通閥門(mén)15 ;第二注射器802通過(guò)第三三通閥門(mén)16分別與第二儲(chǔ)液罐10的出水口和上左通管104的頂端連接，并且第二儲(chǔ)液罐10和第三三通閥門(mén)16之間連接第四三通閥門(mén)17 ;第三注射器803通過(guò)第五三通閥門(mén)18分別與第三儲(chǔ)液罐11的出水口和下右通管109的底端連接，并且第三儲(chǔ)液罐11和第五三通閥門(mén)18之間連接第六三通閥門(mén)19 ;第四注射器804通過(guò)第七三通閥門(mén)20分別與第四儲(chǔ)液罐12的出水口和下左通管107的底端連接，并且第四儲(chǔ)液罐12和第七三通閥門(mén)20之間連接第八通閥門(mén)21。本實(shí)用新型中的精密注射泵8為雙路雙向微量注射泵，擁有兩個(gè)負(fù)責(zé)注射的注射器、兩個(gè)負(fù)責(zé)抽回的注射器及推力裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)溶液按照設(shè)定的流速通過(guò)黏性土試樣兩側(cè)表面。通過(guò)設(shè)置精密注射泵8，注射與抽回保持同步、同流速，使得黏性土試樣13兩側(cè)分別形成高、低兩種溶質(zhì)濃度的溶液循環(huán)。微差壓傳感器6則持續(xù)、精確測(cè)定黏性土試樣13兩側(cè)的化學(xué)滲透壓力差。例如，精密注射泵8采用上海奧爾科特生物科技有限公司生產(chǎn)的ALC-IP900TBG/TBGb型可編程自動(dòng)雙路雙向微量注射泵。微差壓傳感器采用OMEGAENGINEERING. INC生產(chǎn)的PX181B-100G5V型微差壓傳感器。上述性能測(cè)試裝置的測(cè)試方法包括以下步驟第一步調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14和第二三通閥門(mén)15，使第一注射器801僅與第一儲(chǔ)液罐9連通，通過(guò)第一儲(chǔ)液罐9向提供注射的第一注射器801中注滿去離子蒸餾水，同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)精密注射泵8置空提供抽回的第二注射器802，使得第二注射器802體積為零。第二注射器802體積為零也就是說(shuō)第二注射器802中的注射活塞推至注射口。調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18和第六三通閥門(mén)19，使第三注射器803僅與第三儲(chǔ)液罐11連通，通過(guò)第三儲(chǔ)液罐11向提供注射的第三注射器803中注滿去離子蒸餾水，同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)精密注射泵8置空提供抽回的第四注射器804，使得第四注射器804體積為零；然后調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14，使第一注射器801僅與上右通管106連通，調(diào)節(jié)第三三通閥門(mén)16，使第二注射器802僅與上左通管104連通，調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18，使第三注射器803僅與下右通管109連通，調(diào)節(jié)第七三通閥門(mén)20，使第四注射器804僅與下左通管107連通，并且開(kāi)啟第一雙向閥22和第二雙向閥23 ;隨后第一注射器801通過(guò)上右通管106向上透水石2的凹孔中注射去離子蒸餾水，上透水石2中的去離子蒸餾水通過(guò)上左通管104被第二注射器802抽回，第三注射器803通過(guò)下右通管109向下透水石3的凹孔中注射去離子蒸餾水，下透水石3中的去離子蒸餾水通過(guò)下左通管107被第四注射器804抽回，第二注射器802的抽回速度、第四注射器804的抽回速度、第一注射器801的注射速度和第三注射器803注射速度分別相等，通過(guò)微差壓傳感器6和數(shù)據(jù)采集儀7測(cè)定黏性土試樣13兩端的化學(xué)滲透壓力差，并記錄穩(wěn)定時(shí)化學(xué)滲透壓力差為初始滲透壓力差-Λ Po。第二步先關(guān)閉第一雙向閥22和第二雙向閥23，調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14和第二三通閥門(mén)15，切斷第一注射器801和上右通管106之間，以及第一注射器801和第一儲(chǔ)液罐9之間的連接；調(diào)節(jié)第三三通閥門(mén)16和第四三通閥門(mén)17，切斷第二注射器802和上左通管104之間，以及第二注射器802和第二儲(chǔ)液罐10之間的連接；調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18和第六三通閥門(mén)19，切斷第三注射器803和下右通管109之間，以及第三注射器803和第三儲(chǔ)液罐11之間的連接；調(diào)節(jié)第七三通閥門(mén)20和第八三通閥門(mén)21，切斷第四注射器804和下左通管107之間，以及第四注射器804和第四儲(chǔ)液罐12之間的連接；然后，將第一儲(chǔ)液罐9中的溶液更換為溶質(zhì)濃度為Ctl的金屬離子溶液，將第三儲(chǔ)液罐11中的溶液更換為去離子蒸餾水，并移去第二儲(chǔ)液罐10和第四儲(chǔ)液罐12中的溶液。第三步調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14和第二三通閥門(mén)15，使得第一注射器801僅與第一儲(chǔ)液罐9連通，并且第一儲(chǔ)液罐9向第一注射器801中注滿溶質(zhì)濃度為Ctl的金屬離子溶液；調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18和第六三通閥門(mén)19，使得第三注射器803僅與第三儲(chǔ)液罐11連通，并且第三儲(chǔ)液罐11向第三注射器803中注滿去離子蒸餾水；調(diào)節(jié)精密注射泵8，使得第二注射器802和第四注射器804體積為零；接著，調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14，使第一注射器801僅與上右通管106連通，調(diào)節(jié)第三三通閥門(mén)16，使第二注射器802僅與上左通管104連通，調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18，使第三注射器803僅與下右通管109連通，調(diào)節(jié)第七三通閥門(mén)20，使第四注射器804僅與下左通管107連通，開(kāi)啟第一雙向閥22和第二雙向閥23 ;隨后，第一注射器801向上透水石2的凹孔中注射溶質(zhì)濃度為Ctl的金屬離子溶液，金屬離子溶液通過(guò)上透水石2，經(jīng)上左通管104被第二注射器802抽回，第三注射器803向下透水石3的凹孔中注射去離子蒸餾水，下透水石3中的去離子蒸餾水通過(guò)下左通管107被第四注射器804抽回；通過(guò)精密注射泵8控制四個(gè)注射器同步、等流速的注射和抽回。第四步打開(kāi)第一雙向閥22和第二雙向閥23，通過(guò)微差壓傳感器6持續(xù)測(cè)定黏性土試樣13兩端化學(xué)滲透壓力差，記錄化學(xué)滲透壓力差的峰值-Appeak及穩(wěn)定值-Apss ;同時(shí)，每間隔24小時(shí)進(jìn)行以下操作首先，關(guān)閉第一雙向閥22和第二雙向閥23，調(diào)節(jié)第一三通閥門(mén)14，斷開(kāi)第一注射器801與上右通管106之間的連接，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥門(mén)15收集第一注射器801中的溶液，調(diào)節(jié)第三三通閥門(mén)16，斷開(kāi)第二注射器802與上左通管104之間的連接，通過(guò)調(diào)節(jié)第四三通閥門(mén)17收集第二注射器802中的溶液，調(diào)節(jié)第五三通閥門(mén)18，斷開(kāi)第三注射器803與下右通管109之間的連接，通過(guò)調(diào)節(jié)第六三通閥門(mén)19收集第三注射器803中的溶液，調(diào)節(jié)第七三通閥門(mén)20，斷開(kāi)第四注射器804與下左通管107之間的連接，通過(guò)調(diào)節(jié)第八三通閥門(mén)21收集第四注射器804中的溶液；然后，對(duì)收集的溶液分別進(jìn)行金屬離子濃度測(cè)定；通過(guò)微差壓傳感器6和數(shù)據(jù)采集儀7實(shí)際測(cè)定黏性土試樣13兩端化學(xué)滲透壓力差-Λρ和累計(jì)溶質(zhì)濃度通量隨測(cè)試時(shí)間變化關(guān)系，如果黏性土試樣13兩端化學(xué)滲透壓力差達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且累計(jì)溶質(zhì)濃度通量隨測(cè)試時(shí)間變化關(guān)系出現(xiàn)穩(wěn)定線性增長(zhǎng)時(shí)，則結(jié)束數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入第五步，否則返回第三步；第五步取第四步采集的實(shí)際測(cè)定黏性土試樣13兩端化學(xué)滲透壓力差達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所收集溶液的金屬離子濃度，根據(jù)式I計(jì)算黏性土試樣13的理論化學(xué)滲透壓力差 _ Δ Ji ;
權(quán)利要求1.一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，該性能測(cè)試裝置包括試樣盒(I)、上透水石(2)、下透水石(3)、上濾紙(4)、下濾紙(5)、微差壓傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集儀(7)、精密注射泵(8)、第一儲(chǔ)液罐(9)、第二儲(chǔ)液罐(10)、第三儲(chǔ)液罐(11)和第四儲(chǔ)液罐(12)，其中， 所述的試樣盒(I)包括頂蓋(101)、底座(102)和腔體(103)，腔體(103)固定連接在頂蓋(101)和底座(102)之間，腔體(103)內(nèi)壁涂有抗金屬溶液腐蝕層，試樣盒(I)呈密封狀態(tài)；下透水石(3 )、下濾紙(5 )、黏性土試樣(13 )、上濾紙(4)和上透水石(2 )從下向上依次排布在腔體(103)中；上透水石(2)的直徑和下透水石(3)的直徑分別等于腔體(103)的內(nèi)徑，上透水石(2)的上部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔，下透水石(3)的下部設(shè)有兩個(gè)凹孔和一個(gè)通孔；頂蓋(101)中設(shè)有上左通管(104)、上中通管(105)和上右通管(106),上左通管(104)的底端和上右通管(106)的底端位于上透水石(2)的凹孔中，上中通管(105)的底端穿過(guò)上透水石(2)的通孔，位于黏性土試樣(13)中，上中通管(105)的頂部通過(guò)含有第一雙向閥(22)的管道與微差壓傳感器(6)連接；底座(102)中設(shè)有下左通管(107)、下中通管(108)和下右通管(109)，下左通管(107)的頂端和下右通管(109)的頂端位于下透水石(3)的凹孔中，下中通管(108)的頂端穿過(guò)下透水石(3)的通孔，位于黏性土試樣(13)中，下中通管(108)的底部通過(guò)含有第二雙向閥(23)的管道與微差壓傳感器(6)連接，微差壓傳感器(6)與數(shù)據(jù)采集儀(7)連接； 所述的精密注射泵(8)中設(shè)有第一注射器(801)、第二注射器(802)、第三注射器(803)和第四注射器(804)四個(gè)注射器，第一注射器(801)通過(guò)第一三通閥門(mén)(14)分別與第一儲(chǔ)液罐(9)的出水口和上右通管(106)的頂端連接，并且第一儲(chǔ)液罐(9)和第一三通閥門(mén)(14)之間設(shè)有第二三通閥門(mén)(15);第二注射器(802)通過(guò)第三三通閥門(mén)(16)分別與第二儲(chǔ)液罐(10)的出水口和上左通管(104)的頂端連接，并且第二儲(chǔ)液罐(10)和第三三通閥門(mén)(16)之間設(shè)有第四三通閥門(mén)(17);第三注射器(803)通過(guò)第五三通閥門(mén)(18)分別與第三儲(chǔ)液罐(11)的出水口和下右通管(109)的底端連接，并且第三儲(chǔ)液罐(11)和第五三通閥門(mén)(18)之間設(shè)有第六三通閥門(mén)(19);第四注射器(804)通過(guò)第七三通閥門(mén)(20)分別與第四儲(chǔ)液罐(12)的出水口和下左通管(107)的底端連接，并且第四儲(chǔ)液罐(12)和第七三通閥門(mén)(20)之間設(shè)有第八通閥門(mén)(21)。
2.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于， 所述的上透水石(2)與頂蓋(101)的底面接觸，腔體(103)內(nèi)無(wú)空隙。
3.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的試樣盒(I)由PVC材料制成，下左通管(107)、下中通管(108)、下右通管(109)、上左通管(104)、上中通管(105 )和上右通管(106 )均由聚酰胺材料制成。
4.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于， 所述的上左通管(104)、上中通管(105)和上右通管(106)處于同一直線，且上左通管(104)和上右通管(106)到上中通管(105)的距離相等；下左通管(107)、下中通管(108)和下右通管(109)處于同一直線，且下左通管(107)和下右通管(109)到下中通管(108)的距離相等。
5.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的抗金屬溶液腐蝕層由鐵氟龍材料制成。
6.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的腔體(103)分別與頂蓋(101)和底座(102)之間設(shè)有橡膠密封，上透水石(2)分別與上左通管(104)、上中通管(105)和上右通管(106)之間設(shè)有橡膠密封環(huán)，下透水石(3)分別與下左通管(107)、下中通管(108)和下右通管(109)之間設(shè)有橡膠密封環(huán)。
7.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的上透水石(2)中凹孔的高度等于上透水石(2)高度的一半，下透水石(3)中凹孔的高度等于下透水石(3)高度的一半。
8.按照權(quán)利要求I所述的黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的微差壓傳感器(6)的量程達(dá)到50kPa以上，精度要求滿足±0. 2kPa，所述的精密注射泵(8)的注射流速與回抽流速均為的第一注射器(801)、第二注射器(802)、第三注射器(803)和第四注射器(804)的體積相等，且體積范圍在.8.64X l(T7m3—8. 64X 10 3 之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種黏性土試樣的性能測(cè)試裝置，包括試樣盒、上透水石、下透水石、上濾紙、下濾紙、微差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、精密注射泵、第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐、第三儲(chǔ)液罐和第四儲(chǔ)液罐，頂蓋中設(shè)有上左通管、上中通管和上右通管，底座中設(shè)有下左通管、下中通管和下右通管，微差壓傳感器與數(shù)據(jù)采集儀連接，精密注射泵中四個(gè)注射器。該測(cè)試裝置可以對(duì)黏性土試樣的膜效率系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)和阻滯因子性能進(jìn)行測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N15/08GK202710440SQ20122031581
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者杜延軍, 范日東, 陳左波 申請(qǐng)人:東南大學(xué)