【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程实验，具体涉及一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，还涉及一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样方法，适用于制备用于海底沉积物电学测试的各种类型、各种尺寸、以及仅与含气量有关的含气黏土、粉质黏土、粉土、黏质粉土的泥浆试样。
技术介绍
1、海底浅层气一般指海底以下1000m浅地层内聚集的气体，广泛分布于东南沿海及长江三角洲地区浅部软土层，其来源主要是海底沉积物内有机质分解生成的生物成因气，主要成分为甲烷、氮气和二氧化碳，具有高压性质，一旦经受自然或人为扰动，都可能导致建立在其上的建(构)筑物发生灾害。
2、对于该类含气沉积物，工程技术人员及学者们采用了多种方法对其进行研究，主要集中在测井、录井、静力触探、地震波、地质雷达等地球物理特性探测技术方面。1912-1926年期间，法国的施伦贝尔格兄弟将电法测试应用于海港工程，用以查明海床结构，这种无损的测试方法具有操作简便、灵敏度高、经济高效的优点，得到广泛应用。目前，采用电法对浅层气的研究多数停留在浅层气的成因、探测与其分布特征等方面，利用电法对海底沉积物气量的探索仍需进一步研究。
3、开展室内试验实现电法对海底沉积物气量探查的首要工作是完成仅与含气量有关的泥浆试样的制备，而电学参数测试主要受饱和度、孔隙比、含气量、土体密度等因素的影响，现有泥浆制样法均未考虑如何控制上述因素仅与含气量有关，制备出仅与含气量有关的可重复性泥浆试样，且实验室通过沸石法制备含气土模拟海底含气沉积物时，由于海底含气沉积物的强度小，易变形，固结达到目标含水率后
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置和方法。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术手段来实现：
3、一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，包括量筒、顶盖、透明延长筒、透明筒、以及多孔圆盘，顶盖设置在透明延长筒中，多孔圆盘中部设置有圆形的透水凹槽，透水凹槽的内径、透明延长筒的内径、以及透明筒的内径相同，透水凹槽的槽底设置有透水孔，透明延长筒的底部的法兰盘和透明筒的顶部的法兰盘连接，透明筒的底部的法兰盘和多孔圆盘顶部的法兰盘连接，多孔圆盘位于量筒的上方。
4、如上所述顶盖包括圆形的底板，底板的直径和透明延长筒的内径相适配，底板的顶面与圆筒的底端连接，圆筒的外径小于底板的直径，竖向的铁杆的底端延伸至圆筒内且底端与底板的中心连接。
5、如上所述透明延长筒外侧壁和透明筒外侧壁分别设置有透明延长筒刻度和透明筒刻度，透明筒侧壁竖向设置有多个圆孔，每个圆孔的中心所在的透明筒的高度位置设置有一圈刻度线。
6、如上所述透明筒内侧壁沿刻度线周向设置有环形的导电片，导电片的接线端穿过导电片所在透明筒的高度位置的圆孔与导电线连接。
7、如上所述透明延长筒的底部的法兰盘的底面和透明筒的顶部的法兰盘的顶面均设置有位置对应的环形嵌槽，环形密封垫在厚度方向的上部和下部分别设置在透明延长筒的底部的法兰盘的环形嵌槽和透明筒的顶部的法兰盘的环形嵌槽中。
8、如上所述透明筒的底部的法兰盘的底面和多孔圆盘的顶部的法兰盘的顶面均设置有位置对应的环形嵌槽，环形密封垫在厚度方向的上部和下部分别设置在透明筒的底部的法兰盘的环形嵌槽和多孔圆盘的顶部的法兰盘的环形嵌槽中。
9、如上所述顶盖的底部从上至下依次设置有透水石和滤纸，多孔圆盘的透水凹槽中从上至下依次设置有透水石和滤纸，透水石的形状与透水凹槽的形状适配。
10、如上所述量筒的内径和多孔圆盘的外径适配，且多孔圆盘顶部的法兰盘搁置在量筒边沿上。
11、一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，还包括制样架上底板和制样架下底板，制样架上底板中部设置有排液孔，多孔圆盘放置在排液孔中，且多孔圆盘顶部的法兰盘搁置在排液孔的孔沿上，制样架下底板中部设置有下底板凹槽上，量筒的底部放置在下底板凹槽中且位于排液孔之下，制样架上底板和制样架下底板之间通过连接杆固定连接。
12、一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样方法，利用如上所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，包括以下步骤：
13、步骤1：将导电片沿对应的刻度线在透明筒内侧壁周向设置，导电片的接线端穿过导电片所在透明筒的高度位置的圆孔与导电线焊接，导电片的接线端引出后使用绝缘密封胶对透明筒侧壁的圆孔进行密封处理；
14、步骤2：将多孔圆盘、透明筒、以及透明延长筒通过法兰盘和螺栓螺母连接起来，完成制样模具装置的装配，制样模具装置包括多孔圆盘、透明筒、以及透明延长筒；
15、步骤3：从下至上透水石和滤纸依次放置在多孔圆盘的透水凹槽中，再将装配好的制样模具装置的多孔圆盘的底部放置在量筒的顶部，完成泥浆固结装置的装配；
16、步骤4：准备设定总质量和设置质量比例的黏土和沸石，准备设定质量的蒸馏水，利用沸石法制备设定含水率的泥浆试样；
17、步骤5：将泥浆试样从透明延长筒的上方倒入制样模具装置中，观察并记录此时泥浆试样所在高度的透明延长筒刻度；
18、步骤6：将盛有泥浆试样的制样模具装置用保鲜膜盖住，静置半小时，使泥浆试样中的泥浆在自重应力下沉积，用洗耳球小心吸出泥浆试样上部已完全澄清的水，并将吸出的水收集到量筒中；
19、步骤7：在泥浆试样表面依次放上滤纸、透水石、以及放有砝码的顶盖，通过观察透明延长筒刻度，记录泥浆试样的体积变化，从而确定泥浆试样的含水量变化，固结过程中流出的水流到量筒中，当量筒的水的刻度到达目标值时，泥浆试样固结完成；
20、步骤8：泥浆试样固结完成后，记录此时泥浆试样的高度，再依次取下加载砝码，顶盖，拧开连接透明延长筒和透明筒的法兰盘上的螺栓螺母中的螺母，拿掉透明延长筒、透水石、以及滤纸，切除泥浆试样中高于透明筒的部分；
21、步骤9：利用步骤中的导电片和导电片所连接的土体电学测试仪器对透明筒内的泥浆试样进行试验。
22、本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
23、本专利技术可以用于电学测试时制备无扰动、多尺寸、以及仅与含气量这一因素有关的泥浆试样；整个制样过程及电学参数测试都在同一制样模具装置中进行，避免了泥浆试样拿出来后会软趴以后土体的孔隙率和含气量也会发生变化的现象而导致电学测试不准确，给电学测试提供了便利，也保证了电学测试的准确性，同时制得的泥浆试样形状都为圆柱形，且体积大小一致；制样过程简单易操作，缩短了泥浆固结时间，提高了制样效率。
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1.一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，包括量筒(304)，其特征在于，还包括顶盖(101)、透明延长筒(201)、透明筒(202)、以及多孔圆盘(203)，顶盖(101)设置在透明延长筒(201)中，多孔圆盘(203)中部设置有圆形的透水凹槽，透水凹槽的内径、透明延长筒(201)的内径、以及透明筒(202)的内径相同，透水凹槽的槽底设置有透水孔，透明延长筒(201)的底部的法兰盘和透明筒(202)的顶部的法兰盘连接，透明筒(202)的底部的法兰盘和多孔圆盘(203)顶部的法兰盘连接，多孔圆盘(203)位于量筒(304)的下方。
2.根据权利要求1所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述顶盖(101)包括圆形的底板(101c)，底板(101c)的直径和透明延长筒(201)的内径相适配，底板(101c)的顶面与圆筒(101b)的底端连接，圆筒(101b)的外径小于底板(101c)的直径，竖向的铁杆(101a)的底端延伸至圆筒(101b)内且底端与底板(101c)的中心连接。
3.根据权利要求2所述一种兼具电学测试的预设含气量重
4.根据权利要求3所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明筒(202)内侧壁沿刻度线周向设置有环形的导电片，导电片的接线端穿过导电片所在透明筒(202)的高度位置的圆孔(202a)与导电线连接。
5.根据权利要求4所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明延长筒(201)的底部的法兰盘的底面和透明筒(202)的顶部的法兰盘的顶面均设置有位置对应的环形嵌槽，环形密封垫在厚度方向的上部和下部分别设置在透明延长筒(201)的底部的法兰盘的环形嵌槽和透明筒(202)的顶部的法兰盘的环形嵌槽中。
6.根据权利要求5所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明筒(202)的底部的法兰盘的底面和多孔圆盘(203)的顶部的法兰盘的顶面均设置有位置对应的环形嵌槽，环形密封垫在厚度方向的上部和下部分别设置在透明筒(202)的底部的法兰盘的环形嵌槽和多孔圆盘(203)的顶部的法兰盘的环形嵌槽中。
7.根据权利要求6所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述顶盖(101)的底部从上至下依次设置有透水石和滤纸，多孔圆盘(203)的透水凹槽中从上至下依次设置有透水石和滤纸，透水凹槽中的透水石的形状与透水凹槽的形状适配。
8.根据权利要求7所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述量筒(304)的内径和多孔圆盘(203)的外径适配，且多孔圆盘(203)顶部的法兰盘搁置在量筒(304)边沿上。
9.根据权利要求7所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，还包括制样架上底板(301)和制样架下底板(303)，制样架上底板(301)中部设置有排液孔(301a)，多孔圆盘(203)放置在排液孔(301a)中，且多孔圆盘(203)顶部的法兰盘搁置在排液孔(301a)的孔沿上，制样架下底板(303)中部设置有下底板凹槽(303a)上，量筒(304)的底部放置在下底板凹槽(303a)中且位于排液孔(301a)之下，制样架上底板(301)和制样架下底板(303)之间通过连接杆(302)固定连接。
10.一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样方法，利用权利要求8或权利要求9任意一个所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，包括量筒(304)，其特征在于，还包括顶盖(101)、透明延长筒(201)、透明筒(202)、以及多孔圆盘(203)，顶盖(101)设置在透明延长筒(201)中，多孔圆盘(203)中部设置有圆形的透水凹槽，透水凹槽的内径、透明延长筒(201)的内径、以及透明筒(202)的内径相同，透水凹槽的槽底设置有透水孔，透明延长筒(201)的底部的法兰盘和透明筒(202)的顶部的法兰盘连接，透明筒(202)的底部的法兰盘和多孔圆盘(203)顶部的法兰盘连接，多孔圆盘(203)位于量筒(304)的下方。
2.根据权利要求1所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述顶盖(101)包括圆形的底板(101c)，底板(101c)的直径和透明延长筒(201)的内径相适配，底板(101c)的顶面与圆筒(101b)的底端连接，圆筒(101b)的外径小于底板(101c)的直径，竖向的铁杆(101a)的底端延伸至圆筒(101b)内且底端与底板(101c)的中心连接。
3.根据权利要求2所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明延长筒(201)外侧壁和透明筒(202)外侧壁分别设置有透明延长筒刻度(201a)和透明筒刻度(202b)，透明筒(202)侧壁竖向设置有多个圆孔(202a)，每个圆孔(202a)的中心所在的透明筒(202)的高度位置设置有一圈刻度线。
4.根据权利要求3所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明筒(202)内侧壁沿刻度线周向设置有环形的导电片，导电片的接线端穿过导电片所在透明筒(202)的高度位置的圆孔(202a)与导电线连接。
5.根据权利要求4所述一种兼具电学测试的预设含气量重塑土制样装置，其特征在于，所述透明延长筒(201)的底部的法兰盘的底面和透明筒(202)的顶部的法...
【专利技术属性】
技术研发人员：柏巍，任伟中，梁美洁，刘斌，孔令伟，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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