本实用新型专利技术公开了一种黏性土试样的性能测试装置，包括试样盒、上透水石、下透水石、上滤纸、下滤纸、微差压传感器、数据采集仪、精密注射泵、第一储液罐、第二储液罐、第三储液罐和第四储液罐，顶盖中设有上左通管、上中通管和上右通管，底座中设有下左通管、下中通管和下右通管，微差压传感器与数据采集仪连接，精密注射泵中四个注射器。该测试装置可以对黏性土试样的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子性能进行测定。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及环境及岩土工程领域，具体来说，涉及一种黏性土试样的性能测试装置，尤其是对于金属离子溶液作用下，膨润土与黏土 /砂土类型的竖向隔离墙、黏土和击实黏土(CCL)、土工合成黏土衬垫(GCL)等工程屏障材料的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子性能的测定。
技术介绍
根据传统的对流-弥散-扩散迁移理论，有效扩散系数和阻滞因子是评价黏性土、击实粘土垫层(CCL)、土工合成黏土衬垫(GCL)、膨润土系竖向隔离墙等工程屏障阻滞重 金属污染液迁移的重要基本指标。有效扩散系数采用一维土柱淋滤实验测定，阻滞因子通过批吸附实验结果求算获得。两者测定周期长、操作过程繁杂，并且需要不同的测定设备及方法完成。此外，工程实践和科研试验中通常出现采用金属离子溶液对岩土工程材料(这里特指黏性土及工程屏障材料)进行渗透实验及一维土柱淋滤实验时，流量及金属离子溶质浓度通量理论计算结果与实际测定结果存在较大偏差。除了测定过程中的人为误差等因素，目前的分析理论中针对存在溶质浓度差的化学渗透均未考虑材料的半透膜效应。金属离子溶液作用下，由于岩土工程材料的半透膜效应所造成的化学渗透具体表现为(1)由于化学渗透造成的体积变化；(2)渗透规律结果偏离达西定律；(3)低渗透性岩土介质中出现异常孔隙水压力；(4)溶质迁移速率的改变等。岩土工程材料半透膜效应的成因主要包括(I)对于带电离子主要依靠相邻黏土颗粒间扩散双电层形成的(叠加)电场对离子的静电排斥；(2)对于非极性溶质，例如水溶性有机混合物，主要通过黏土孔隙尺寸对大分子溶质在几何空间上的约束。岩土工程材料半透膜效应的定量评价采用膜效率系数ω，其数值介于O和I之间，数值等于O或I时分别表示材料不具有膜效应或具有理想膜效应。而目前尚未有能够测定岩土工程材料膜效率系数的测试装置，限制了工程实践中获取重金属污染物运移参数的准确性以及科学研究的理论分析方法进步。
技术实现思路
技术问题本技术所要解决的技术问题是提供一种黏性土试样的性能测试装置，该测试装置可以对黏性土试样的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子性能进行测定。技术方案为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种黏性土试样的性能测试装置，该性能测试装置包括试样盒、上透水石、下透水石、上滤纸、下滤纸、微差压传感器、数据采集仪、精密注射泵、第一储液罐、第二储液罐、第三储液罐和第四储液罐，其中，所述的试样盒包括顶盖、底座和腔体，腔体固定连接在顶盖和底座之间，腔体内壁涂有抗金属溶液腐蚀层，试样盒呈密封状态；下透水石、下滤纸、黏性土试样、上滤纸和上透水石从下向上依次排布在腔体中；上透水石的直径和下透水石的直径分别等于腔体的内径，上透水石的上部设有两个凹孔和一个通孔，下透水石的下部设有两个凹孔和一个通孔；顶盖中设有上左通管、上中通管和上右通管，上左通管的底端和上右通管的底端位于上透水石的凹孔中，上中通管的底端穿过上透水石的通孔，位于黏性土试样中，上中通管的顶部通过含有第一双向阀的管道与微差压传感器连接；底座中设有下左通管、下中通管和下右通管，下左通管的顶端和下右通管的顶端位于下透水石的凹孔中，下中通管的顶端穿过下透水石的通孔，位于黏性土试样中，下中通管的底部通过含有第二双向阀的管道与微差压传感器连接，微差压传感器与数据采集仪连接；所述的精密注射泵中设有第一注射器、第二注射器、第三注射器和第四注射器四个注射器，第一注射器通过第一三通阀门分别与第一储液罐的出水口和上右通管的顶端连接，并且第一储液罐和第一三通阀门之间设有第二三通阀门；第二注射器通过第三三通阀门分别与第二储液罐的出水口和上左通管的顶端连接，并且第二储液罐和第三三通阀门之间设有第四三通阀门；第三注射器通过第五三通阀门分别与第三储液罐的出水口和下右通管的底端连接，并且第三储液罐和第五三通阀门之间设有第六三通阀门；第四注射器通过第七三通阀门分别与第四储液罐的出水口和下左通管的底端连接，并且第四储液罐和第 七三通阀门之间设有第八通阀门。有益效果与现有技术相比，本技术具有以下优点I.实现对黏性土试样的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子性能进行测定。本技术的测试装置能够在黏性土试样两测施加稳定的溶质浓度差，并能够持续准确测定黏性土试样两侧化学渗透压力差，实现膜效率系数测定的两个最主要必要条件。本技术为金属离子在岩土工程材料中的运移规律理论分析(对流-弥散-扩散溶质运移模型)研究水平的提升提供了必要的测试技术条件。考虑半透膜效应的对流-扩散运移方程中，主要参数包括岩土工程材料的有效扩散系数、阻滞因子、膜效率系数、渗透系数和孔隙率。其中，渗透系数及孔隙率根据《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999)或《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)标准方法测定；有效扩散系数通过一维土柱淋滤试验测定；阻滞因子通过批处理吸附试验确定。本技术实现了对黏性土试样的膜效率系数、有效扩散系数及阻滞因子的测定。2.测试周期短，成本低廉。利用本技术提供的测试装置进行测试时，可以对岩土工程材料的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子进行联合测定，不必分别测定，联合三种性能在同一设备，同一过程中测定出来，简化了测试的操作过程、降低了测试成本，明显提高了岩土工程材料阻滞性能参数确定的效率。附图说明图I是本技术的结构图。图中有试样盒I、顶盖101、底座102、腔体103、上左通管104、上中通管105、上右通管106、下左通管107、下中通管108、下右通管109、上透水石2、下透水石3、上滤纸4、下滤纸5、微差压传感器6、数据采集仪7、精密注射泵8、第一注射器801、第二注射器802、第三注射器803、第四注射器804、第一储液罐9、第二储液罐10、第三储液罐11、第四储液罐12、黏性土试样13、第一三通阀门14、第二三通阀门15、第三三通阀门16、第四三通阀门17、第五三通阀门18、第六三通阀门19、第七三通阀门20、第八三通阀门21、第一双向阀22、第二双向阀23。具体实施方式以下结合附图，对本技术的技术方案进行详细描述。本技术中提及的黏性土试样可以是黏性土、击实黏土(CCL)、土工合成黏土衬垫(GCL)等工程屏障材料。本技术的性能测试装置是在金属离子溶液作用下，对黏性土试样的膜效率系数、有效扩散系数和阻滞因子性能的测定。如图I所示，本技术的一种黏性土试样的性能测试装置，包括试样盒I、上透水石2、下透水石3、上滤纸4、下滤纸5、微差压传感器6、数据采集仪7、精密注射泵8、第一储液罐9、第二储液罐10、第三储液罐11和第四储液罐12。试样盒I包括顶盖101、底座 102和腔体103，腔体103固定连接在顶盖101和底座102之间。腔体103内壁涂有抗金属溶液腐蚀层。抗金属溶液腐蚀层可以阻挡金属溶液对腔体103内壁的腐蚀。抗金属溶液腐蚀层优选由铁氟龙材料制成。试样盒I呈密封状态。下透水石3、下滤纸5、黏性土试样13、上滤纸4和上透水石2从下向上依次排布在腔体103中。上透水石2的直径和下透水石3的直径分别等于腔体103的内径。上透水石2与顶盖101的底面接触，下透水石3与底座102的顶面接触，腔体103内无空隙。上透水石2的上部设有两个凹孔和一个通孔，下透水石3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种黏性土试样的性能测试装置，其特征在于，该性能测试装置包括试样盒（1）、上透水石（2）、下透水石（3）、上滤纸（4）、下滤纸（5）、微差压传感器（6）、数据采集仪（7）、精密注射泵（8）、第一储液罐（9）、第二储液罐（10）、第三储液罐（11）和第四储液罐（12），其中，所述的试样盒（1）包括顶盖（101）、底座（102）和腔体（103），腔体（103）固定连接在顶盖（101）和底座（102）之间，腔体（103）内壁涂有抗金属溶液腐蚀层，试样盒（1）呈密封状态；下透水石（3）、下滤纸（5）、黏性土试样（13）、上滤纸（4）和上透水石（2）从下向上依次排布在腔体（103）中；上透水石（2）的直径和下透水石（3）的直径分别等于腔体（103）的内径，上透水石（2）的上部设有两个凹孔和一个通孔，下透水石（3）的下部设有两个凹孔和一个通孔；顶盖（101）中设有上左通管（104）、上中通管（105）和上右通管（106），上左通管（104）的底端和上右通管（106）的底端位于上透水石（2）的凹孔中，上中通管（105）的底端穿过上透水石（2）的通孔，位于黏性土试样（13）中，上中通管（105）的顶部通过含有第一双向阀（22）的管道与微差压传感器（6）连接；底座（102）中设有下左通管（107）、下中通管（108）和下右通管（109），下左通管（107）的顶端和下右通管（109）的顶端位于下透水石（3）的凹孔中，下中通管（108）的顶端穿过下透水石（3）的通孔，位于黏性土试样（13）中，下中通管（108）的底部通过含有第二双向阀（23）的管道与微 差压传感器（6）连接，微差压传感器（6）与数据采集仪（7）连接；所述的精密注射泵（8）中设有第一注射器（801）、第二注射器（802）、第三注射器（803）和第四注射器（804）四个注射器，第一注射器（801）通过第一三通阀门（14）分别与第一储液罐（9）的出水口和上右通管（106）的顶端连接，并且第一储液罐（9）和第一三通阀门（14）之间设有第二三通阀门（15）；第二注射器（802）通过第三三通阀门（16）分别与第二储液罐（10）的出水口和上左通管（104）的顶端连接，并且第二储液罐（10）和第三三通阀门（16）之间设有第四三通阀门（17）；第三注射器（803）通过第五三通阀门（18）分别与第三储液罐（11）的出水口和下右通管（109）的底端连接，并且第三储液罐（11）和第五三通阀门（18）之间设有第六三通阀门（19）；第四注射器（804）通过第七三通阀门（20）分别与第四储液罐（12）的出水口和下左通管（107）的底端连接，并且第四储液罐（12）和第七三通阀门（20）之间设有第八通阀门（21）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜延军，范日东，陈左波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：
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