【技术实现步骤摘要】
测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置及方法
本专利技术涉及环境岩土工程
,尤其是测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置及方法。
技术介绍
气体是非饱和土的重要组成部分,评价非饱和土体中气体的运移具有重要的科学和工程应用价值。例如含甲烷与臭气的污染性填埋气在城市生活垃圾填埋场中的运移,直接影响填埋场污染性填埋气排放;污染土体修复研究涉及的挥发性有机污染物气体在非饱和土中的运移,直接影响污染土体的修复效果;煤层中的瓦斯气体在地下土层中的迁移,直接影响地下采煤工程的安全。气体渗透系数和扩散系数是气体在非饱和土中运移的关键控制参数,有必要测量非饱和土体的气体扩散系数和渗透系数,为揭示污染性气体在土体中的运移机理提供基本参数,为实际工程建设提供科学指导。目前已有测量非饱和土体气体渗透系数和扩散系数的试验装置,这些装置具有以下缺点:(1)需要通过复杂的解析解或者数值模拟对测量结果进行非线性拟合,才能确定气体渗透系数与扩散系数,计算过程复杂且繁琐,难以在工程中广泛应用;(2)土样较小(一般高度小于15cm),无法考虑现场土体不均匀性对测量结果的影响,且测量过程中,需要施加远大于实际工况的气体压力梯度,无法反映实际工况下的气体运移情况,使得测量结果与实际值存在偏差;(3)试验过程中无法监控同一个试样含水量与吸力变化,无法基于同一个试样测量不同含水量与吸力下的非饱和土体气体渗透系数与扩散系数。
技术实现思路
本专利技术提出测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置及方法,可通过测量气体气压与 ...
【技术保护点】
1.测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述土柱装置包括供气装置、测量装置、尾气处理装置和数据采集装置;所述测量装置包括柱形容器(6);所述柱形容器内腔中以分层的方式装载多种土样;各层土样之间的分界面处设有与数据采集装置相连的传感器组件;所述柱形容器的底部以进气阀门与供气装置相通。/n
【技术特征摘要】
1.测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述土柱装置包括供气装置、测量装置、尾气处理装置和数据采集装置;所述测量装置包括柱形容器(6);所述柱形容器内腔中以分层的方式装载多种土样;各层土样之间的分界面处设有与数据采集装置相连的传感器组件;所述柱形容器的底部以进气阀门与供气装置相通。
2.根据权利要求1所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述柱形容器顶部封闭,柱形容器顶部以排气阀门(14)、气体体积流量计(15)与尾气处理装置相通;所述尾气处理装置包括尾气吸收塔(16)。
3.根据权利要求2所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述土样之间的分界面为测量装置的测量截面;所述传感器组件包括含水量传感器(8)、张力计(9)、示踪气体浓度传感器(10)和气体压强传感器(11)。
4.根据权利要求3所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述供气装置包括贮气瓶(1);所述贮气瓶与柱形容器进气阀门之间的连接气路上顺序设有减压阀(2)、调压阀(3)和流量控制器(4)。
5.根据权利要求3所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述数据采集装置包括数据采集器(17)和电脑(18)。
6.根据权利要求3所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述柱形容器内腔中的土样放置于多孔板(7)上;所述多孔板下方设置柱形容器的进气阀;当土柱装置进行测量作业时,所述供气装置可向测量装置供应体积浓度为5%-10%的示踪气体。
7.根据权利要求6所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述柱形容器和多孔板均以亚克力材料成型。
8.根据权利要求6所述的测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的土柱装置,其特征在于:所述柱形容器的顶部、中部和底部之间以密封橡胶圈(12)和连接螺栓(13)连接。
9.测量非饱和土体气体渗透及扩散系数的方法,其特征在于:所述测量方法采用权利要求6中所述的土柱装置,测量方法包括以下步骤;
步骤A1、制备一定含水量的松散土体,按照土样的干密度区分为不同的土样,在柱形容器底部的多孔板上,分层放置土样并击实;
步骤A2、在各层土样之间的分界面上分别安装含水量传感器、张力计、示踪气体浓度传感器与气体压强传感器;
步骤A3、开启柱形容器底部进气阀门及顶部排气阀门,...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯嵩,詹良通,郭行凯,刘红位,
申请(专利权)人:福州大学,
类型:发明
国别省市:福建;35
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