一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法，包括蒸发装置、防变形约束装置、加热装置、水分蒸发器和土壤温度水分测试系统，将制备土样置于加热装置上进行土壤水分蒸发测试；将得到的对应变化的蒸发量与水分蒸发器蒸发量拟合，得到高温下不同初始含水量的土样蒸发量随时间变化量。本发明专利技术能够避免水分向模型槽内部扩散引起的含水量误差等问题，能够实现高温蒸发并对蒸发过程中温度及含水量进行实时测量，在尽量不扰动土体初始结构状态的同时量化不同高温对土壤蒸发的影响。响。响。

【技术实现步骤摘要】
一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土模型试验设备
，公开了一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法。

技术介绍

[0002]黄土具有很强的水敏性，其强度指标和变形指标随含水量的变化非常大。若采取措施较大幅度降低黄土含水量，则可在提高黄土地基承载力、减小黄土地基沉降量、提高黄土坑坡稳定性等方面取得显著效果。施加温度作用是降低土体含水量的有效手段，烧结法加固基坑的工程实践已经揭示了高温作用下显著的水分迁移现象。在以往确定蒸发强度时，主要考虑自然环境温度作用。本装置可用于探明黄土蒸发过程中水分场的变化情况，可对不同较高温度下土壤蒸发水分场变化进行测试，为后期研究黄土地区的水分迁移问题确定方法。
[0003]目前蒸发多模拟的是非饱和黄土地表浅层蒸发以及自然状态下的蒸发，但目前对不同温度土体深层蒸发的研究较少，但实际工程中地热井、地源热泵、以及可燃冰开采以及高温基坑加固等都涉及到深层土壤中水分蒸发的问题以及高温作用下水分迁移问题，开展高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法对后期进行实际工程的稳定研究具有重要意义。
[0004]目前测试蒸发时水分场变化过程的方法是在蒸发过程中的各个测试时间节点，打开设计的蒸发模型装置，在土体上相应位置上挖孔掏土采用烘干机烘干法进行含水量的测试，再将掏空部分补齐，关闭蒸发装置继续进行实验。此方法存在的缺点是掏土和弥补掏孔的前后，对土体有一定的扰动，不能够完全保证试验土体的结构性没有产生变化，且所弥补的土体的含水量无法准确确定，对不同温度下研究蒸发水分场的变化规律产生影响。且人工掏土测试含水率的方法试验量大，很难在很短的时间内完成。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法，该方法在尽量不扰动土体的初始结构状态的同时进行蒸发式过程中水分场变化过程的测量。最终揭示施加不同较高温度作用下土壤蒸发水分场的变化规律。装置拆卸较为方便，不易产生变形，且使用材料环保经济。
[0006]为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案来实现的。
[0007]本专利技术提供的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，包括：
[0008]蒸发装置，用于将制备土样置于加热装置上进行土壤水分蒸发测试；
[0009]防变形约束装置，用于固定蒸发装置，对其进行约束；
[0010]加热装置，用于对蒸发装置中的土样进行加热；
[0011]水分蒸发器，用于在自然环境下与蒸发装置同步水分蒸发测试；
[0012]土壤温度水分测试系统，获取蒸发装置的土样随时间、温度变化的含水量数据，将
得到的对应变化的蒸发量与水分蒸发器蒸发量拟合，得到高温下不同初始含水量的土样蒸发量随时间变化量。
[0013]进一步,所述蒸发装置包括绝缘隔热U型槽、保温隔热材料和U型槽盖板，绝缘隔热U型槽前侧面插入预留槽孔的U型槽盖板，土样放置在绝缘隔热U型槽内，保温隔热材料包裹绝缘隔热U型槽和U型槽盖板。
[0014]进一步,U型槽盖板上设置有可插入温度水分传感器的开口，温度水分传感器与U型槽盖板之间的缝隙采用保温隔热材料填充密封。
[0015]进一步,所述防变形约束装置包括螺杆和上下水平连接在螺杆上的围框，围框套在保温隔热材料外周上。
[0016]进一步,所述加热装置包括加热板、温度探头和温控器，温控器通过电源线连接温度探头和加热板，温度探头连接在加热板上。
[0017]进一步,所述土壤温度水分测试系统包括温度水分传感器和上位机，温度水分传感器插入土样中。
[0018]本专利技术相应地提供了一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试方法，包括：
[0019]将设定含水率的土料分多次装入蒸发装置内，层间压实后表面拉毛，再次装土料压实，表面涂抹凡士林，并覆盖一层保鲜膜，得到土样；将温度水分传感器探头插入制备好的土样中置于加热板上，进行土样水分蒸发试验；同时将水分蒸发器放置在自然环境下同步测试；上位机获取温度水分传感器探头采集的土样随时间、温度变化的含水量数据，绘制相邻时间的两条含水量分布曲线，计算该时间段内的蒸发量；将该蒸发量与水分蒸发器蒸发量拟合得到高温下土壤的蒸发量。
[0020]进一步，所述设定含水率的土料为温度差值大于5℃，含水量差值大于4％的土料。
[0021]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术采用室内模拟试验的方法，通过蒸发装置与水分蒸发器同步测试的方法，获取土样随时间、温度变化的含水量数据，通过土样对应变化的蒸发量与水分蒸发器蒸发量拟合，得到高温下不同初始含水量的土样蒸发量随时间变化量，较好地模拟一种高温作用下黄土蒸发水分场变化的测试，解决了在高温下黄土体蒸发时水分场随时间的变化等方面的问题，可在尽量不扰动土体的初始结构状态的同时实测高温情况下土壤蒸发水分场内各点的含水率分布状态，确定高温下土壤的蒸发强度，进一步分析可以得到高温下蒸发水分场的实时变化规律，进一步对分析含水量的变化对引发土体结构、性质产生变化等理论研究有重要意义，对边坡稳定性、地面发生季节性胀缩变形以及路基发生塌陷等实际工程提供参考。
[0023]该装置没有水浴加热的温度局限性，能够将加热温度控制在100℃以上，并且能够避免水分向模型槽内部扩散引起的含水量误差等问题。
[0024]该装置拆卸较为方便，蒸发装置不易产生变形，且使用材料环保经济。
[0025]采用保温隔热的可循环利用材料，受温度、水分不均时不易产生变形。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：
[0027]图1为本专利技术测试装置的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例土样含水量的分布曲线。
[0029]图中：1
‑
螺杆；2
‑
围框；3
‑
土样；4
‑
保温隔热材料；5
‑
绝缘隔热U型槽；6
‑
U型槽盖板；7
‑
加热板；8
‑
电源线；9
‑
温度探头；10
‑
温控器；11
‑
漏电保护器；12
‑
水分蒸发器；13
‑
上位机；14
‑
温度水分传感器。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0031]参见图1，本专利技术提供了一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，包括一个蒸发装置，一个防变形约束装置，一个加热装置，一个水分蒸发器，一套土壤温度水分测试系统。其中，蒸发装置是由竖立的绝缘隔热U型槽5、保温隔热材料4和U型槽盖板6组成；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,包括：蒸发装置，用于将制备土样置于加热装置上进行土壤水分蒸发测试；防变形约束装置，用于固定蒸发装置，对其进行约束；加热装置，用于对蒸发装置中的土样进行加热；水分蒸发器，用于在自然环境下与蒸发装置同步水分蒸发测试；土壤温度水分测试系统，获取蒸发装置的土样随时间、温度变化的含水量数据，将得到的对应变化的蒸发量与水分蒸发器蒸发量拟合，得到高温下不同初始含水量的土样蒸发量随时间变化量。2.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,所述蒸发装置包括绝缘隔热U型槽(5)、保温隔热材料(4)和U型槽盖板(6)，绝缘隔热U型槽(5)前侧面插入预留槽孔的U型槽盖板(6)，土样(3)放置在绝缘隔热U型槽(5)内，保温隔热材料(4)包裹绝缘隔热U型槽(5)和U型槽盖板(6)。3.根据权利要求2所述的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,U型槽盖板(6)上设置有可插入温度水分传感器(14)的开口，温度水分传感器(14)与U型槽盖板(6)之间的缝隙采用保温隔热材料填充密封。4.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,所述防变形约束装置包括螺杆(1)和上下水平连接在螺杆(1)上的围框(2)，围框(2)套在保温隔热材料(4)外周上。5.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,所述加热装置包括加热板(7)、温度探头(9)和温控器(10)，温控器(10)通过电源线(8)连接温度探头(9)和加热板(7)，温度探头(9)连接在加热板(7)上。6.根据权利要求1所述的一种高温作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于,所述土壤温度水分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁行，郭静静，刘源，朱晓玄，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：