本实用新型专利技术公开了一种用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，该装置主要包括加压固结装置和土柱渗流装置。所述加压固结装置主要由空压机及气缸控制加压盘向土柱中的土样施加压力使之固结。再采用土柱渗流装置对固结后的土样进行渗流试验，该装置通过控制马氏瓶的放置高度可以保证土柱上部的水头保持定值，从而控制土柱中孔隙水在水头保持一定的条件下在固结土中运移，模拟定水头条件下污染物在固结土壤中的运移扩散现象。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，可在定水头条件下进行固结土壤中溶质运移的试验。
技术介绍
现代化社会的污染物排放导致地下水污染严重。地表排放的污染物溶解后随着降雨入渗进入地下水，随着地下水径流方向运移扩散，对地下水环境造成破坏，影响动植物的生存环境，并逐步侵蚀建筑物的地基，影响人类社会建筑物的安全性。因此，土壤溶质运移的研究已经成为环境岩土工程的重要研究课题。土柱试验是开展土壤溶质运移研究的重要方法。目前国内外开展土柱试验进行土壤溶质运移模拟时，一般采用向圆形有机玻璃制成的土柱进行人工装填土样，从土柱上方注入含污染物质的溶液，在土柱下方收集渗出液用于实验分析。该方法的缺点是：(1)实验结果受人为影响较大，因为人工装填的土柱中土壤密度具有不均一性，且人工装填土柱费时费力；(2)实验受限于土壤的种类，只能适用部分人工筛选过的组分单一且湿陷性较差的土壤(如砂土，砂砾土等)，无法模拟自然条件下固结土壤中污染物质运移情况。(3)污染物溶液进样时渗透速率不稳定。为解决上述问题，本技术提供了一种模拟污染溶液在固结后天然土壤中运移方式的土柱试验装置。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，它可以模拟定水头条件下污染物质在固结的天然土壤中运移情况。本技术的用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，包括加压固结装置和土柱渗流装置；所述的加压固结装置用于对土柱试样进行加压固结，包括气动换向阀、气缸、活塞杆、加压盘、反力螺杆、底座、精密压力表、高压气管、气动调压阀、反力梁、紧固螺母和第一透水石，高压气管一端连接空
压机，一端与气缸相连，气缸上部设有气动换向阀和气动调压阀，精密压力表连接在气缸上部用于实时监测气缸压力，气缸置于反力梁上，活塞杆上端位于气缸内，下端穿过反力梁且端部通过紧固螺母与加压盘相连，加压盘置于第一透水石上，第一透水石置于试验土柱上，反力螺杆上端与反力梁固定，下端与底座固定；所述土柱渗流装置用于对加压固结后的土柱试样进行渗流试验，包括马氏瓶、水管、进水阀、上胶垫、硅胶卡圈、法兰圈、底板、上盖板、试样筒、上盖螺栓、法兰螺栓、第二透水石、出水通道和出水口，水管一端连接马氏瓶，另一端与上盖板相连，上盖板上设有进水阀，上盖板底部通过上胶垫与试样筒相接触，试样筒下部与底板接触，上盖板通过上盖螺栓与底板相连，试样筒外周设有法兰圈，二者之间采用硅胶卡圈相连，法兰圈通过法兰螺栓与底板相连，试样筒底部放置第二透水石，底板上设有出水通道和出水口。加压固结时由空压机将输出气体通过高压气管进入气缸内，气缸通过活塞杆向下推动加压盘，土样装于土柱套筒内，其上置有第一透水石，加压盘在第一透水石上向土柱中的土样施加压力使之固结；气缸上部设有气动调压阀和精密压力表，用来调节加压盘上的压力使之达到某个值；加压盘上或活塞杆上还可以安置一个百分表或千分表，用于测量加压盘位移。将固结后的土柱置于土柱渗流装置内，在马氏瓶内装入一定量的去离子水以后放置在一定水平高度，收集从底板上的出水口流出的去离子水，用于计算固结后的土体的渗透系数；之后重新在马氏瓶内装入一定量的污染物溶液并放置在一定水平高度，通过打开或关闭底板上的出水口，进行扩散或机械弥散试验，根据相关公式，计算得出固结后土体的扩散系数和机械弥散系数。本技术的装置运用空压机产生气体压强，通过圆形加压盘对土柱施加压力，可加速土壤固结过程。利用马氏瓶控制土柱中孔隙水在水头保持一定的条件下让污染物溶液在固结土中运移，模拟定水头条件下污染物在固结土壤中的运移扩散现象。此外可以将一个空压机与多个加压固结装置串联，实现将多组土样同时固结。本技术可通过马氏瓶控制土柱内孔隙水渗透压保持定值不变。附图说明图1是加压固结装置的结构示意图；图2是土壤渗流装置的结构示意图；图3是马氏瓶的结构示意图；图4是土柱套筒结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如附图1所示,所述加压固结装置包括气动换向阀1-1、气缸1-2、活塞杆1-3、加压盘1-4、反力螺杆1-5、底座1-6、精密压力表1-7、高压气管1-8、气动调压阀1-9、反力梁1-10、紧固螺母1-11和第一透水石1-12，高压气管1-8一端连接空压机，一端与气缸1-2相连，气缸1-2上部设有气动换向阀1-1和气动调压阀1-9，精密压力表1-7连接在气缸1-2上部，气缸1-2置于反力梁1-10上，活塞杆1-3上端位于气缸1-2内，下端穿过反力梁1-10端部通过紧固螺母1-11与加压盘1-4相连，加压盘1-4置于第一透水石1-12(放置于试验土柱上)，反力螺杆1-5上端与反力梁1-10固定，反力螺杆1-5下端固定在底座1-6上表面。如附图2、3和4所示，所述土壤渗流装置包括马氏瓶3、水管4-1、进水阀4-2、上胶垫4-3、硅胶卡圈4-4、法兰圈4-5、底板4-6、上盖板4-7、试样筒4-8、上盖螺栓4-9、法兰螺栓4-10、第二透水石4-11、出水通道4-12和出水口4-13，水管4-1一端连接马氏瓶3，另一端与上盖板4-7相连，上盖板4-7上面设有进水阀4-2，上盖板4-7底部通过上胶垫4-3与试样筒4-8相接触，试样筒4-8下部与底板4-6接触，上盖板4-7通过上盖螺栓4-9与底板4-6相连，试样筒4-8外周设有法兰圈4-5，二者之间通过硅胶卡圈4-4相连，法兰圈4-5通过法兰螺栓4-10与底板4-6相连，第二透水石4-11置于试样筒4-8底部，底板4-6上设有出水通道4-12和出水口4-13。本技术的装置可用于土柱试验中固结系数,渗透系数,污染物扩散系数,机械弥散系数等参数的测量,下面对应用本技术装置进行天然土壤固结的技术方案进行说明。根据试验方案与目的，按照试验需要向试样筒4-8注入待试验的土样，土样底部放置第二透水石4-11，土样上部预留一定空间放第一透水石1-12，然后将土柱置于加压固结系统的刚性底座1-6中央，活塞杆1-3的正下方。根据试验目的调节气动调压阀1-9调节至合适压力，拨动气动换向阀1-1使活塞杆1-3下降至第一透水石1-12上方进行加压。在活塞杆1-3上安装一位移千分表，并将位移千分表的磁性底座固定在反力梁1-10上，通过千分表读数可以确定活塞杆1-3位移。(1)土样固结压缩曲线的测定取一定质量待测土样和根据饱和含水率计算得到的相应量的去离子水,置于
真空搅拌机内混合搅拌。真空搅拌4小时后，将土柱套筒上部盖子取下，在土柱底部放置下透水石4-11，再将所获泥浆装入土样套筒(图4)内，土样上部放置上透水石1-12，静置1天，自重排水后，使用2块重1.275kg的砝码对土样预压1天。将土柱置于加压固结装置中的活塞杆下方，调节气动调压阀使压力表3-7上的读数至所需要的压力登记，然后拨动气动换向阀1-1使活塞杆下移，与上透水石1-12充分接触，随后按照以下时间序列记录千分表读数。时间为：0s、6s、15s、1min、2min、4min、6min、9min、12min、16min、20min、25min、30min、36min、42min、49min、64min、100min、200本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，包括加压固结装置和土柱渗流装置；所述的加压固结装置用于对土柱试样进行加压固结，包括气动换向阀(1‑1)、气缸(1‑2)、活塞杆(1‑3)、加压盘(1‑4)、反力螺杆(1‑5)、底座(1‑6)、精密压力表(1‑7)、高压气管(1‑8)、气动调压阀(1‑9)、反力梁(1‑10)、紧固螺母(1‑11)和第一透水石(1‑12)，高压气管(1‑8)一端连接空压机，一端与气缸(1‑2)相连，气缸(1‑2)上部设有气动换向阀(1‑1)和气动调压阀(1‑9)，精密压力表(1‑7)连接在气缸(1‑2)上部用于实时监测气缸压力，气缸(1‑2)置于反力梁(1‑10)上，活塞杆(1‑3)上端位于气缸(1‑2)内，下端穿过反力梁(1‑10)且端部通过紧固螺母(1‑11)与加压盘(1‑4)相连，加压盘(1‑4)置于第一透水石(1‑12)上，第一透水石置于试验土柱上，反力螺杆(1‑5)上端与反力梁(1‑10)固定，下端与底座(1‑6)固定；所述土柱渗流装置用于对加压固结后的土柱试样进行渗流试验，包括马氏瓶(3)、水管(4‑1)、进水阀(4‑2)、上胶垫(4‑3)、硅胶卡圈(4‑4)、法兰圈(4‑5)、底板(4‑6)、上盖板(4‑7)、试样筒(4‑8)、上盖螺栓(4‑9)、法兰螺栓(4‑10)、第二透水石(4‑11)、出水通道(4‑12)和出水口(4‑13)，水管(4‑1)一端连接马氏瓶(3)，另一端与上盖板(4‑7)相连，上盖板(4‑7)上设有进水阀(4‑2)，上盖板(4‑7)底部通过上胶垫(4‑3)与试样筒(4‑8)相接触，试样筒(4‑8)下部与底板(4‑6)接触，上盖板(4‑7)通过上盖螺栓(4‑9)与底板(4‑6)相连，试样筒(4‑8)外周设有法兰圈(4‑5)，二者之间采用硅胶卡圈(4‑4)相连，法兰圈(4‑5)通过法兰螺栓(4‑10)与底板(4‑6)相连，试样筒(4‑8)底部放置第二透水石(4‑11)，底板(4‑6)上设有出水通道(4‑12)和出水口(4‑13)。...
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟固结土壤中溶质运移的土柱试验装置，包括加压固结装置和土柱渗流装置；所述的加压固结装置用于对土柱试样进行加压固结，包括气动换向阀(1-1)、气缸(1-2)、活塞杆(1-3)、加压盘(1-4)、反力螺杆(1-5)、底座(1-6)、精密压力表(1-7)、高压气管(1-8)、气动调压阀(1-9)、反力梁(1-10)、紧固螺母(1-11)和第一透水石(1-12)，高压气管(1-8)一端连接空压机，一端与气缸(1-2)相连，气缸(1-2)上部设有气动换向阀(1-1)和气动调压阀(1-9)，精密压力表(1-7)连接在气缸(1-2)上部用于实时监测气缸压力，气缸(1-2)置于反力梁(1-10)上，活塞杆(1-3)上端位于气缸(1-2)内，下端穿过反力梁(1-10)且端部通过紧固螺母(1-11)与加压盘(1-4)相连，加压盘(1-4)置于第一透水石(1-12)上，第一透水石置于试验土柱上，反力螺杆(1-5)上端与反力梁(1-10)固定，下端与底座(1-6)固定；所述土柱渗流装置用于对加压固结后的土柱试样进行渗流试验，包括马...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢海建，张春华，王韶伊，王顺玉，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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