專利名稱：基于pH值測試的酸雨作用紅粘土影響深度試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)橥两üこ填I(lǐng)域，特別涉及一種基于PH值測試的酸雨作用紅粘土影響深度試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
紅粘土，其粘土礦物顆粒極細(xì)，粘土礦物之間常以靜力向吸弓丨，呈面一面、邊——面結(jié)合的方式，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，團(tuán)粒內(nèi)的微細(xì)孔隙常為吸附水所填充。粘土礦物具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架，細(xì)粒組結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，這種“團(tuán)結(jié)”作用，提高了土體的強(qiáng)度。含量不多的游離氧化物，對紅粘土的力學(xué)性質(zhì)影響很大。紅粘土土體與水之間水化學(xué)作用(離子交換、氧化還原等)是溶解土體的礦物成分、膠結(jié)物或使某些成分結(jié)晶沉淀，導(dǎo)致土的孔隙率、土顆粒排列方式等微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，改變土質(zhì)性狀，使土體天然的強(qiáng)度和變形特性發(fā)生變化的原因。但在滲水條件下，由于游離氧化鐵的流逝使得膠結(jié)作用減弱，對紅粘土的工程性質(zhì)的影響明顯。滲流對紅粘土中的游離氧化物有溶解作用，進(jìn)而破壞原團(tuán)粒之間的膠結(jié)，影響紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)。在酸雨的作用下，紅粘土工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變，致使其含水性、可塑性和壓縮性增大，密實(shí)性、抗剪強(qiáng)度和承載力降低。造成這種不良影響的機(jī)理主要是酸雨對紅粘土中難溶鹽顆粒的溶解，使土體粒徑變小，比表面積增大，使其含水性、可塑性和壓縮性增大；酸雨對土體膠結(jié)物的溶蝕,使土體原有結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,從而降低土體的抗剪強(qiáng)度；酸雨使土體產(chǎn)生離子交換作用，改變了土粒原有雙電層結(jié)構(gòu)，致使土體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變。為了研究酸雨作用紅粘土的影響深度，現(xiàn)在常用的方法是在室外土體中埋管以收集酸雨淋溶水，還要將試驗(yàn)區(qū)域土體圍住防止側(cè)向流失，這樣的試驗(yàn)雖能反映土體的實(shí)際情況，但是研究過程過于冗長，工作量大，需要投入大量的人力物力。因此，希望建立室內(nèi)的 試驗(yàn)方法以克服現(xiàn)場試驗(yàn)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于pH值測試的酸雨作用紅粘土影響深度試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)方法需要借助一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置來完成。具體步驟為
(I)設(shè)置一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置，包括淋溶液存儲(chǔ)器、淋溶器、土體淋溶模擬器和底液收集器，淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管連接至淋溶器；淋溶器和土體淋溶模擬器為等直徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且淋溶器架設(shè)于土體淋溶模擬器之上；底液收集器置于土體淋溶模擬器之下，以收集淋出液。所述淋溶器包括電機(jī)、環(huán)形散水和降雨模擬器，電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)降雨模擬器轉(zhuǎn)動(dòng)，降雨模擬器為布滿小孔的圓形薄板，降雨模擬器外側(cè)配置防漏橡膠圈。所述土體淋溶模擬器為兩片半圓拱拼接而成的空心圓柱體，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)加以固緊并填筑防水膠以防止漏水；每片半圓拱側(cè)面設(shè)置縱向等距可封閉側(cè)排水孔；土體淋溶模擬器頂部設(shè)置置土口，用以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候添加土體或觀察淋溶液情況；土體淋溶模擬器底部設(shè)置土體滲透支撐底座，采用帶均布孔洞的圓盤以支撐試驗(yàn)紅粘土體。所述底液收集器采用圓柱形設(shè)計(jì)，通過螺口與土體模擬器底端連接。(2)將步驟(I)所述模擬裝置按照以下方法進(jìn)行試驗(yàn)酸雨裝于淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部開孔，酸雨通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管進(jìn)入淋溶器的環(huán)形散水，經(jīng)環(huán)形散水進(jìn)行緩沖，以控制酸雨沖力均勻地流入淋溶器中在自重作用下穿過由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的降雨模擬器，形成持續(xù)均勻的模擬酸雨降雨，酸雨降至淋溶器下部的土體淋溶模擬器中的試驗(yàn)紅粘土體上；在土體淋溶模擬器側(cè)面設(shè)置的可封閉的側(cè)排水孔收集不同深度的側(cè)向酸雨淋溶液，測試其PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度；土體淋溶模擬器底部采用土體滲透支撐底座對試驗(yàn)紅粘土體進(jìn)行支撐，其采用帶均布孔洞的圓盤以使淋出液根據(jù)測試需要可從土體滲透支撐底座滲透流出；土體淋溶模擬器下設(shè)底液收集器，在封閉了側(cè)排水孔后，酸雨淋出液通過土體滲透支撐底座到達(dá)底液收集器，從而可以測量淋出液的PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度。 與傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法不同，本發(fā)明使用非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明使用的模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，模塊化設(shè)計(jì)，可輕松更換淋溶溶液及實(shí)驗(yàn)土體，可滿足重復(fù)試驗(yàn)的要求，節(jié)省人力物力。(2)本發(fā)明使用方便，環(huán)保節(jié)能，由于采用雙片式空心圓柱機(jī)構(gòu)，對于已完成的土體試驗(yàn)，僅需打開環(huán)形緊固裝置，取出并更換土體淋溶模擬器中的土體，使用方便，且儀器除電機(jī)采用電池供電外無其他能耗，環(huán)保節(jié)能。(3)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，采用可封閉的側(cè)排水孔和底液收集裝置方便了對不同層位土體的淋出液PH值進(jìn)行測試，并能夠模擬非飽和紅粘土滲流場情況，從而取得較準(zhǔn)確和全面的數(shù)據(jù)。


圖I為本發(fā)明所用裝置連接示意圖。圖2為本發(fā)明所用裝置中降雨模擬器和防漏橡膠圈示意圖。圖中標(biāo)記1_淋溶液存儲(chǔ)器；2_淋溶液導(dǎo)管；3_流量控制閥；4_電機(jī)；5_環(huán)形散水；6_淋溶器；7_降雨模擬器；8_防漏橡膠圈；9_土體淋溶模擬器；10_置土口 ；11_側(cè)排水孔；12_ 土體滲透支撐底座；13_底液收集器；14_試驗(yàn)紅粘土體。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例
(I)設(shè)置一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置，包括淋溶液存儲(chǔ)器、淋溶器、土體淋溶模擬器和底液收集器，淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管連接至淋溶器；淋溶器和土體淋溶模擬器為等直徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且淋溶器架設(shè)于土體淋溶模擬器之上；底液收集器置于土體淋溶模擬器之下，以收集淋出液。
所述淋溶器包括淋電機(jī)、環(huán)形散水和降雨模擬器，電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)降雨模擬器轉(zhuǎn)動(dòng)，降雨模擬器為布滿小孔的圓形薄板，降雨模擬器外側(cè)配置防漏橡膠圈。所述土體淋溶模擬器為兩片半圓拱拼接而成的空心圓柱體，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)加以固緊并填筑防水膠以防止漏水；每片半圓拱側(cè)面設(shè)置縱向等距可封閉側(cè)排水孔；土體淋溶模擬器頂部設(shè)置置土口，用以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候添加土體或觀察淋溶液情況；土體淋溶模擬器底部設(shè)置土體滲透支撐底座，采用帶均布孔洞的圓盤以支撐試驗(yàn)紅粘土體。所述底液收集器采用圓柱形設(shè)計(jì)，通過螺口與土體模擬器底端連接。(2)將步驟(I)所述模擬裝置按照以下原理進(jìn)行試驗(yàn)酸雨裝于淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部開孔，酸雨通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管進(jìn)入淋溶器的環(huán)形散水，經(jīng)環(huán)形散水進(jìn)行緩沖，以控制酸雨沖力均勻地流入淋溶器中在自重作用下穿過由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的降雨模擬器，形成持續(xù)均勻的模擬酸雨降雨，酸雨降至淋溶器下部的土體淋溶模擬器中的試驗(yàn)紅粘土體上；在土體淋溶模擬器側(cè)面設(shè)置的可封閉的 側(cè)排水孔收集不同深度的側(cè)向酸雨淋溶液，測試其PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度；土體淋溶模擬器底部采用土體滲透支撐底座對試驗(yàn)紅粘土體進(jìn)行支撐，其采用帶均布孔洞的圓盤以使淋出液根據(jù)測試需要可從土體滲透支撐底座滲透流出；土體淋溶模擬器下設(shè)底液收集器，在封閉了側(cè)排水孔后，酸雨淋出液通過土體滲透支撐底座到達(dá)底液收集器，從而可以通過測量淋出液的PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度。
權(quán)利要求
1. 一種基于PH值測試的酸雨作用紅粘土影響深度試驗(yàn)方法，其特征在于具體步驟為 (1)設(shè)置一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置，包括淋溶液存儲(chǔ)器、淋溶器、土體淋溶模擬器和底液收集器，淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管連接至淋溶器；淋溶器和土體淋溶模擬器為等直徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且淋溶器架設(shè)于土體淋溶模擬器之上；底液收集器置于土體淋溶模擬器之下，以收集淋出液； 所述淋溶器包括電機(jī)、環(huán)形散水和降雨模擬器，電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)降雨模擬器轉(zhuǎn)動(dòng)，降雨模擬器為布滿小孔的圓形薄板，降雨模擬器外側(cè)配置防漏橡膠圈； 所述土體淋溶模擬器為兩片半圓拱拼接而成的空心圓柱體，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)加以固緊并填筑防水膠以防止漏水；每片半圓拱側(cè)面設(shè)置縱向等距可封閉側(cè)排水孔；土體淋溶模擬器頂部設(shè)置置土口，用以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候添加土體或觀察淋溶液情況；土體淋溶模擬器底部設(shè)置土體滲透支撐底座，采用帶均布孔洞的圓盤以支撐試驗(yàn)紅粘土體； 所述底液收集器采用圓柱形設(shè)計(jì)，通過螺口與土體模擬器底端連接； (2)將步驟(I)所述模擬裝置按照以下方法進(jìn)行試驗(yàn)酸雨裝于淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部開孔，酸雨通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管進(jìn)入淋溶器的環(huán)形散水，經(jīng)環(huán)形散水進(jìn)行緩沖，以控制酸雨沖力均勻地流入淋溶器中在自重作用下穿過由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的降雨模擬器，形成持續(xù)均勻的模擬酸雨降雨，酸雨降至淋溶器下部的土體淋溶模擬器中的試驗(yàn)紅粘土體上；在土體淋溶模擬器側(cè)面設(shè)置的可封閉的側(cè)排水孔收集不同深度的側(cè)向酸雨淋溶液，測試其PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度；土體淋溶模擬器底部采用土體滲透支撐底座對試驗(yàn)紅粘土體進(jìn)行支撐，其采用帶均布孔洞的圓盤以使淋出液根據(jù)測試需要可從土體滲透支撐底座滲透流出；土體淋溶模擬器下設(shè)底液收集器，在封閉了側(cè)排水孔后，酸雨淋出液通過土體滲透支撐底座到達(dá)底液收集器，從而可以通過測量淋出液的PH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于pH值測試的酸雨作用紅粘土影響深度試驗(yàn)方法。設(shè)置一種非飽和土體淋溶及滲流場模擬裝置，包括淋溶液存儲(chǔ)器、淋溶器、土體淋溶模擬器和底液收集器，淋溶液存儲(chǔ)器置于高于淋溶器的側(cè)面方向，淋溶液存儲(chǔ)器底部通過帶流量控制閥的淋溶液導(dǎo)管連接至淋溶器；淋溶器和土體淋溶模擬器為等直徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且淋溶器架設(shè)于土體淋溶模擬器之上；底液收集器置于土體淋溶模擬器之下，收集淋出液測試其pH值以了解酸雨作用紅粘土影響深度。本發(fā)明操作簡單，數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，并能夠模擬非飽和紅粘土滲流場情況，從而通過測試淋出液的pH值來取得較準(zhǔn)確和全面的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N15/08GK102749278SQ201210258749
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者盧麗霞, 李培俊, 肖桂元, 虞夢澤, 陳學(xué)軍, 雷云, 黃翔, 齊運(yùn)來 申請人:桂林理工大學(xué)