一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，包括控温设备、控水装置、试样装置和测量设备；控水装置包括水桶，水桶内设置有水位计；试样装置包括外筒和内筒，内筒嵌入至外筒中，外筒底部封闭，顶部敞开，外筒底部与水桶底部连通，外筒和水桶位于同一水平面上，控温设备密封固定在外筒顶部；内筒顶底部均敞开，内筒靠近底部设置有透水板，透水板上方设置有土样，内筒顶部为斜切面，斜切面上包裹有半透膜，外筒斜切面最低处设置有开口，开口密封连通有称量室；测量设备包括温湿度传感器和天平，温湿度传感器分别设置在土样内的不同高度处，天平设置在称量室内的底部。实现了不同水位温度的非饱和路基土水汽迁移的独立测量。移的独立测量。移的独立测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置


[0001]本技术属于水汽迁移试验领域，涉及一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置。

技术介绍

[0002]非饱和土中的水分迁移一直是工程中研究的重点，也是难点。水以冰、液态水和汽态水等不同的形态存在，现有的研究一般侧重液态水的迁移。但对于西北干旱和半干旱地区，降雨稀少，地下水位深，昼夜温差大，此地区发生的路基顶部含水率增大的现象多是由于汽态水的迁移造成的。路基顶部含水率的聚集会造成路基强度的降低，路基的沉缩，进而影响路面结构产生如网状裂缝、纵横向裂缝以及不均匀沉降等病害。因此研究非饱和路基土中汽态水的迁移显得尤为重要。
[0003]目前已经有通过室内试验设计模拟道路结构的一维土柱模型装置来研究非饱和路基土内的水分迁移，研究对象主要是液态水和汽
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液混合迁移的情况，通过控制非饱和路基土的含水率和边界温度来探究水分迁移的机理。
[0004]目前针对水分迁移的测量中，没有实现汽态水迁移的独立测量。同时，对于不同水位的路基对水分迁移影响的考虑不周。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，实现了不同水位温度的非饱和路基土水汽迁移的独立测量。
[0006]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，包括控温设备、控水装置、试样装置和测量设备；
[0008]控水装置包括水桶，水桶内设置有水位计；
[0009]试样装置包括外筒和内筒，内筒嵌入至外筒中，外筒底部封闭，顶部敞开，外筒底部与水桶底部连通，外筒和水桶位于同一水平面上，控温设备固定在外筒顶部，并将外筒顶部密封；内筒顶底部均敞开，内筒靠近底部设置有透水板，透水板上方设置有土样，内筒顶部为斜切面，斜切面上包裹有半透膜，外筒周面位于斜切面最低处设置有开口，开口密封连通有称量室；
[0010]测量设备包括温湿度传感器和天平，温湿度传感器数量为多个，分别设置在土样内的不同高度处，天平设置在称量室内的底部。
[0011]优选的，控温设备包括水浴箱、控温盘、进水管和回水管，控温盘为圆形盘，内部中空，控温盘与外筒顶部密封连接，控温盘内部通过进水管和回水管与水浴箱连接。
[0012]优选的，水位计位于水桶内的底部，水位计采用压力式水位计。
[0013]优选的，水桶连接有水泵，水泵连接有水源。
[0014]优选的，斜切面竖向与水平向的比值为1:10。
[0015]优选的，内筒顶部设置有半透膜固定件，半透膜固定件为圆环，半透膜固定件底部为斜切圆环，斜切圆环与内筒顶部斜切面互补，半透膜固定在半透膜固定件底部，半透膜固定件周面在最低位置处设置有缺口，缺口与外筒周面上的开口连通。
[0016]优选的，透水板的顶部设置有一层棉布。
[0017]优选的，外筒内的底部设置有透水板垫块，透水板放置在透水板垫块顶部。
[0018]优选的，水桶、外筒和内筒的材质均为亚克力有机玻璃。
[0019]优选的，称量室与外筒开口位置采用强力胶水固定。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0021]本技术通过采用半透膜，内筒中土样中的水汽能够在温度梯度作用下向上迁移穿过半透膜，并冷凝于控温设备底部，随后在重力的作用下，滴落在半透膜顶部，并在斜切面的作用下流入称量室的天平上，实时记录土样内部温湿度数据和流入天平的液态水变化，从而能够得到非饱和土土水汽迁移量随温度的变化和水位的变化的规律和机理。
附图说明
[0022]图1为本技术的非饱和土水汽迁移的试验装置结构示意图。
[0023]其中：1
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控温装置；11
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水浴箱；12
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控温盘；13
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进水管；14
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回水管；2
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控水装置；21
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水泵；22
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水桶；23
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水位计；24
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水管；3
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试样装置；31
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试样筒；311
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外筒；312
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内筒；32
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半透膜组件；321
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半透膜固定件；322
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半透膜；33
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透水板组件；331
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透水板；34
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称量室；4
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测量设备；41
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上位机；42
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温湿度传感器；43
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天平。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]如图1所示，为本技术所述的基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，包括控温设备1、控水装置2、试样装置3和测量设备4。
[0028]控温设备1包括水浴箱11、控温盘12、进水管13和回水管14。控温盘12为圆形盘，内部中空，控温盘12与外筒311顶部密封连接，控温盘12内部通过进水管13和回水管14与水浴箱11连接。水浴箱11通过内置的加热或制冷装置给相应的溶液进行控温，通过进水管13将溶液流入控温盘12，给控温盘12提供相应的温度，然后通过回水管14将溶液流回水浴箱11，实现控温盘12温度的调节和水浴的循环。控温盘12为圆形盘，直径Φ22cm，厚度5cm，不锈钢材质，内部中空，盘的顶部存在两个口，进水口和回水口。
[0029]控水装置2包括水泵21、水桶22、水位计23和水管24。水桶22为圆柱形，内直径Φ20cm，外直径Φ22cm，高度60cm，单层结构，亚克力有机玻璃材质，中部中空进行储水，底部封闭，顶部敞开。水桶22内的底部放置水位计23，水位计23采用压力式水位计，实时测量水位高度。水桶22底部的侧壁有两个孔，两个孔对称布置，一个孔连接水泵21，一个孔连接试样装置的试样筒31。水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，其特征在于，包括控温设备（1）、控水装置（2）、试样装置（3）和测量设备（4）；控水装置（2）包括水桶（22），水桶（22）内设置有水位计（23）；试样装置（3）包括外筒（311）和内筒（312），内筒（312）嵌入至外筒（311）中，外筒（311）底部封闭，顶部敞开，外筒（311）底部与水桶（22）底部连通，外筒（311）和水桶（22）位于同一水平面上，控温设备（1）固定在外筒（311）顶部，并将外筒（311）顶部密封；内筒（312）顶底部均敞开，内筒（312）靠近底部设置有透水板（331），透水板（331）上方设置有土样，内筒（312）顶部为斜切面，斜切面上包裹有半透膜（322），外筒（311）周面位于斜切面最低处设置有开口，开口密封连通有称量室（34）；测量设备（4）包括温湿度传感器（42）和天平（43），温湿度传感器（42）数量为多个，分别设置在土样内的不同高度处，天平（43）设置在称量室（34）内的底部。2.根据权利要求1所述的基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，其特征在于，控温设备（1）包括水浴箱（11）、控温盘（12）、进水管（13）和回水管（14），控温盘（12）为圆形盘，内部中空，控温盘（12）与外筒（311）顶部密封连接，控温盘（12）内部通过进水管（13）和回水管（14）与水浴箱（11）连接。3.根据权利要求1所述的基于半透膜材料非饱和土水汽迁移的试验装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建勋，毛雪松，吴谦，向丹，运志辉，陈欣怡，来小勇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：