土體滲透-吸附試驗儀及其試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程測試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種土體滲透一吸附試驗儀及其試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]試驗室試驗在工程試驗當中占據(jù)著非常重要的的地位，主要是由于現(xiàn)場條件的限制決定的，土體中的滲透作用對土體的穩(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，所以滲透試驗越來越受到勘察設(shè)計以及施工單位的重視，而與滲透試驗的相關(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問題，在污染液迀移過程中，除滲流作用外，土體對污染液的吸附作用也占據(jù)著相當?shù)谋戎?，現(xiàn)階段大多數(shù)的垃圾填埋場使用的吸附材料多為粘性土，所以測定粘性土的吸附特性，對于研究設(shè)計垃圾填埋場有重要的作用。
[0003]所以，為了在以后的設(shè)計勘察與施工過程中能夠杜絕這類危險事故的發(fā)生，我們必須對土體的滲透和吸附特性進行準確有效的測定，而且還需要能夠模擬軸對稱應(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。測定土壤吸附性的常規(guī)方法是Batch法和土柱試驗，由于原理方法的不同，后者的試驗結(jié)果往往偏小。所以為了安全的考慮，一般會使用土柱試驗的測定結(jié)果用于設(shè)計參數(shù)。這些方法的一個缺陷主要是不能模擬軸對稱應(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-吸附試驗儀，能夠在不同波動的軸對稱應(yīng)力狀態(tài)進行測試，并能夠進行變水頭法和常水頭法測定滲透性，具有測量準確、精度高、測量結(jié)果誤差小的特點，還能進行吸附試驗，測量結(jié)果較準確;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技術(shù)問題是提供一種土體滲透-吸附試驗方法，具有過程簡單、可操作性強、試驗數(shù)據(jù)可靠的特點。
[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儀，包括圍壓施加、波動量測裝置、液體體積量測裝置、計算機和數(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裝置相連；
有機玻璃缸的上端設(shè)有用于向有機玻璃缸內(nèi)注水的注水口，圍壓施加、波動量測裝置自有機玻璃缸的下端與缸內(nèi)腔連通，圍壓施加、波動量測裝置和液體體積量測裝置與計算機和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
[0008]其中，有機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的試驗方法包括以下步驟:
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，有機玻璃缸的上下用密封板密封；
4)通過注水口對有機玻璃缸內(nèi)加滿水；
5)在滲透注水裝置加清水，同時打開注水管和第一排氣管上的閥門，進行注水排氣，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上面的透水石進行排氣，至無氣泡排出后立即關(guān)閉閥門；
7)圍壓施加、波動量測裝置施壓，打開第二排氣管上的閥門，利用液體體積量測裝置和滲透注水裝置進行記錄，最后測定滲透系數(shù)；
吸附試驗的試驗方法的步驟如下:
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上面的透水石進行排氣，至無氣泡排出后立即關(guān)閉閥門；
步驟6為通過注水口對有機玻璃缸內(nèi)加滿水；
步驟7為圍壓施加、波動量測裝置施壓，打開第三排氣管上的閥門，利用液體體積量測裝置和滲透注水裝置進行記錄，最后測定污染液濃度；
滲透試驗和吸附試驗中的步驟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制取。
[0011]其中，圍壓施加、波動量測裝置施壓的水壓為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、波動量測裝置使?jié)B透一吸附試驗?zāi)軌蛟诓煌牟▌拥妮S對稱應(yīng)力狀態(tài)下進行，這將大大提高現(xiàn)有的試驗結(jié)果的靠近性；同時還把滲透試驗和吸附試驗結(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，具有測量準確、精度高、測量結(jié)果誤差小的特點。
【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、液體體積量測裝置;16、圍壓施加、波動量測裝置;17、計算機和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；18、注水口； 19、污染液進入管;20、污染液注入裝置;21、閥門。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[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)合了測定抗剪強度三軸試驗儀中所用的土柱尺寸，能使土柱更好的模擬在軸對稱應(yīng)力狀態(tài)下、圍壓波動狀態(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儀包括圍壓施加、波動量測裝置16、液體體積量測裝置15、計算機和數(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均與液體體積量測裝置15相連；有機玻璃缸6的上端設(shè)有用于向有機玻璃缸6內(nèi)注水的注水口 18，圍壓施加、波動量測裝置16自有機玻璃缸6的下端與缸內(nèi)腔連通，圍壓施加、波動量測裝