本发明专利技术涉及土壤膨胀技术领域，特别是一种基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置。包括显控单元、盐度场调控单元、膨胀压力单元和调节单元，显控单元分别与膨胀压力单元、盐度场调控单元连接，膨胀压力单元设置在调节单元上，盐度场调控单元与膨胀压力单元连接，盐度场调控单元包括水箱、盐溶液箱、盐溶液进口阀门和蒸馏水进口阀门。其能够监测不同盐度下膨胀土的膨胀变化压力以及蒙脱石的晶间距，为膨胀土提供最佳类型的盐溶液以及确定盐溶液的最佳浓度。液的最佳浓度。液的最佳浓度。
【技术实现步骤摘要】
基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置
[0001]本专利技术涉及土壤膨胀
，特别是一种基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置。
技术介绍
[0002]膨胀土因其主要矿物成分为蒙脱石而具备吸附性、膨胀性等特点，常作为多屏障系统的缓冲和回填材料的候选材料，在核废料地下存储充当缓冲材料或在垃圾填埋过程中作为防渗隔离层，因此需要保障膨胀土的膨胀压力和变形在一个比较安全的范围保障安全。
[0003]核废料深层地质处置库周围的地下水通常含有一定的离子成分，当地下水透过围岩侵入处置库后，会被缓冲回填材料吸收，从而增加了膨胀土的孔隙水溶液浓度。当膨胀土吸收氯化钾、氯化钙、氯化钠等盐溶液后，膨胀土将受到Na
+
、K
+
、Mg
2+
、Ca
2+
等阳离子交换反应的影响，并且不同的阳离子进入蒙脱石晶层间，通过阳离子交换反应会较大程度的削弱膨胀势能。如K
+
可嵌入蒙脱石中硅氧四面体的氧原子形成的孔穴中，使晶层紧密结合减少晶层间距离，从而降低吸水性能，进而导致膨润土膨胀性能发生明显的降低。
[0004]目前，常见的土壤膨胀装置是计算土壤通过渗透清水所产生的膨胀压力与膨胀位移，并未考虑到实际地下水盐溶液因素的影响、以及从微观上蒙脱石的晶间距d
001
变化来解释膨胀变形。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，其能够监测不同盐度下膨胀土的膨胀变化压力以及蒙脱石的晶间距，为膨胀土提供最佳类型的盐溶液以及确定盐溶液的最佳浓度。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，包括显控单元、盐度场调控单元、膨胀压力单元和调节单元，显控单元分别与膨胀压力单元、盐度场调控单元连接，膨胀压力单元设置在调节单元上，盐度场调控单元与膨胀压力单元连接，盐度场调控单元包括水箱、盐溶液箱、盐溶液进口阀门和蒸馏水进口阀门。
[0007]本专利技术中，所述膨胀压力单元包括由上至下依次设置的顶板、中间板、不锈钢试样环和底板，中间板的中部设有数个X光线预留狭缝，底板的中部设有槽口，底板的侧面上分别设有蒸馏水进口和盐溶液进口，蒸馏水进口通过设置在底板内的蒸馏水进水管道与槽口连接，蒸馏水进水孔与槽口的连接处设有蒸馏水进口阀门，盐溶液进口通过设置在底板内的盐溶液进水管道与槽口连接，盐溶液进水管道与槽口的连接处设有盐溶液进口阀门；
[0008]槽口通过盐溶液进管与设置在底板上部的反压机构连接，反压机构包括液体加压罐、围压传感器、油箱和围压泵，液体加压罐内设有盐溶液渗水管，盐溶液渗水管的底部与盐溶液进管连接，盐溶液进管内设有盐溶液进管阀门，液体加压罐与水箱连接，液体加压罐与水箱的连接管路上设有蒸馏水阀门，围压泵与液体加压罐连接，盐溶液渗水管上连接有
数个盐溶液出口。
[0009]所述蒸馏水进口通过连接管路与水箱连接，盐溶液进口通过连接管路与盐溶液箱连接。
[0010]所述不锈钢试样环内盛装有膨胀土试样，不锈钢试样环和底板之间从上至下依次设有滤纸和不锈钢网，不锈钢试样环上设有数个盐度探测点，盐度探测点分别与EC探测器和土地电阻率仪连接。
[0011]所述中间板和不锈钢试样环之间从上至下依次设有铍板和防腐蚀材料，通过控制开关调节X射线束的入射角θ
pk
，入射的X射线束通过X光线预留狭缝和铍板射入不锈钢试样环内的膨胀土试样内，膨胀土试样对X射线束产生衍射，再由数据探测器吸收衍射的X射线束。
[0012]所述中间板的上方设有顶板，顶板与位移传感器连接。
[0013]所述调节单元包括承载平台、可升降的移动平台和压力传感器，底板固定设置在承载平台上，承载平台的顶部设有两根导向柱，水平滑动梁的两端滑动套在导向柱上，移动平台通过连杆固定在水平滑动梁的底部表面，连杆的底部设有压力传感器，压力传感器位于顶板的正上方。
[0014]所述围压泵分别与围压传感器和油箱连接，围压传感器调节围压泵的工作压力，油箱为围压泵的动作提供液压油。
[0015]所述显控单元包括数据采集仪，数据采集仪分别与压力传感器、位移传感器、EC探测器、土地电阻率仪、控制开关、数据探测器、盐溶液进口阀门、蒸馏水进口阀门、盐溶液进管阀门、蒸馏水阀门、围压传感器连接。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017](1)通过接入盐溶液和蒸馏水、以及EC探测器和土地电阻率仪共同作用，制作出更贴近地下水渗透膨胀土的盐溶液环境；
[0018](2)通过位移传感器和压力传感器，可得到相应盐度下膨胀土的膨胀压力、膨胀位移随时间的变化曲线，并得到其关于时间、盐度的规律，评价试样的力学特性。
[0019](3)可通过逐渐增加土壤盐度的方式，来达到一个试样多次测量的目的，相比现有的测量方式，省去了繁琐的操作工作，极大的提升了工作效率；
[0020](4)能直接在装置上进行XRD实验，得到蒙脱石的晶间距d
001
变化情况并与宏观上得到膨胀压力相互印证，使实验更加精确。
[0021]综上所述，本申请能够监测不同盐度下膨胀土的膨胀压力变化以及蒙脱石的晶间距d
001
，从微观上充分解释膨胀位移的变化情况。通过选择不同盐度下的膨胀土试样，反映膨胀土在该装置中所表现的真实膨胀行为，为实际膨胀土充当缓冲回填材料提供参考。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术中膨胀压力单元的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术的测试结构示意图；
[0025]图4是本专利技术在进行X光测试时的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术中反压机构的结构示意图。
[0027]图中：1移动平台，2压力传感器，3顶板，4位移传感器，5X光线预留狭缝，6中间板，7铍板，8防腐蚀材料，9不锈钢试样环，10滤纸，11不锈钢网，12EC探测器，13土地电阻率仪，14蒸馏水进口，15盐溶液进口，16承载平台，17数据采集仪，18水箱，19盐溶液箱，20底板，21槽口，22控制开关，23数据探测器，24盐度探测点，25盐溶液进管，26盐溶液进口阀门，27蒸馏水进口阀门，28反压机构，29盐溶液进管阀门，30盐溶液出口，31蒸馏水阀门；32围压传感器；33油箱；34围压泵；35液体加压罐；36盐溶液渗水管。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0029]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。
[0030]如图1至图5所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，其特征在于，包括显控单元、盐度场调控单元、膨胀压力单元和调节单元，显控单元分别与膨胀压力单元、盐度场调控单元连接，膨胀压力单元设置在调节单元上，盐度场调控单元与膨胀压力单元连接，盐度场调控单元包括水箱(18)、盐溶液箱(19)、盐溶液进口阀门(26)和蒸馏水进口阀门(27)。2.根据权利要求1所述的基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，其特征在于，所述膨胀压力单元包括由上至下依次设置的顶板(3)、中间板(6)、不锈钢试样环(9)和底板(20)，中间板(6)的中部设有数个X光线预留狭缝(5)，底板(20)的中部设有槽口(21)，底板(20)的侧面上分别设有蒸馏水进口(14)和盐溶液进口(15)，蒸馏水进口(14)通过设置在底板(20)内的蒸馏水进水管道与槽口(21)连接，蒸馏水进水孔与槽口的连接处设有蒸馏水进口阀门(27)，盐溶液进口(15)通过设置在底板(20)内的盐溶液进水管道与槽口(21)连接，盐溶液进水管道与槽口的连接处设有盐溶液进口阀门(26)；槽口(21)通过盐溶液进管(25)与设置在底板上部的反压机构(28)连接，反压机构(28)包括液体加压罐(35)、围压传感器(32)、油箱(33)和围压泵(34)，液体加压罐(35)内设有盐溶液渗水管(36)，盐溶液渗水管(36)的底部与盐溶液进管(25)连接，盐溶液进管(25)内设有盐溶液进管阀门(29)，液体加压罐(35)与水箱(18)连接，液体加压罐(35)与水箱(18)的连接管路上设有蒸馏水阀门(31)，围压泵(34)与液体加压罐(35)连接，盐溶液渗水管上连接有数个盐溶液出口(30)。3.根据权利要求1所述的基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，其特征在于，所述蒸馏水进口(14)通过连接管路与水箱(18)连接，盐溶液进口(15)通过连接管路与盐溶液箱(19)连接。4.根据权利要求1所述的基于XRD的盐度场变化下土体膨胀压力测试装置，其特征在于，所述不锈钢试样环(9)内盛装有膨胀土试样，不锈钢试样环(9)...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨忠年，王荣昌，时伟，刘秀，凌贤长，张莹莹，
申请(专利权)人：国能包神铁路集团有限责任公司青岛磐垚新材料工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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