CN101738458B - 土柱水化学淋滤试验试样筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土柱水化学淋滤试验试样筒，它包括左端板、右端板、圆柱筒、衬筒、左多孔板、右多孔板，其特征在于圆柱筒为空心圆柱形筒体，衬筒为二瓣半空心圆柱体组成的双瓣式空心圆柱体，衬筒内衬在圆柱筒内，左多孔板、右多孔板分别紧贴衬筒的左、右两端部平放在圆柱筒内左、右两端，左端板和右端板分别在其右侧和左侧带有环形凹槽，左密封圈和右密封圈分别内嵌在左端板和右端板的环形凹槽中，圆柱筒左右两端分别直接插在左端板和右端板的环形凹槽中，左端板和右端板通过紧固螺杆连接。左端板中心连接有进液直通，右端板中心连接有出液直通，液直通顺序连接出液管，出液管通入集液瓶。本发明结构合理、简单，能用于土壤水化学淋滤试验。

Description

土柱水化学淋滤试验试样筒

技术领域

本发明涉及土壤水化学力学试验仪器技术领域，尤其涉及一种土柱水化学淋滤试验试样筒，适用于土壤水化学淋滤试验，利用该装置开展土壤水化学淋滤试验，可取得满足后续的土壤化学力学效应试验需要的不扰动试样，为岩土水化学作用机理及其力学效应的系统研究提供技术装备支持。

背景技术

水化学作用常常是造成岩土损伤并引起地质灾害的重要因素之一，岩土力学与工程普遍考虑化学作用势在必行，此方面的研究及其应用将为岩土力学的发展开创新的方向，具有重要的理论意义。

岩土水化学作用机理及其力学效应是岩土力学与工程研究的前缘课题，土壤水化学淋滤试验与经水化学淋滤土壤的力学特性试验是其中的两项基本研究内容，其研究刚刚起步，尚缺乏岩土水化学作用机理及其力学效应研究的专用仪器设备，因此，用于岩土水化学作用机理及其力学效应研究的专用仪器设备亟待研发。

土柱实验是研究土壤和地下水中污染物迁移转化规律和水文地球化学作用的重要手段，已广泛应用于农业、林业、水利、环境等研究领域。刘茜等[刘茜等.海水入侵过程中水-岩相互作用的土柱试验研究.海洋环境科学.2008，27(5)：443-446，457]利用传统的化学淋滤试验装置，开展了土柱试验，模拟了海水入侵过程中可能发生的水文地球化学作用。土柱试验所用试样筒较简单，仅包括有机玻璃管柱、塞子、定水头管、滤网、玻璃弯管等部件。

不难看出，传统的化学淋滤试验装置极其简单，试样筒无内衬，也无均衡试液压力以避免压力集中对土柱的破坏的部件，只能用于开展淋滤作用下土柱化学成分的变化与迁移试验，无法得到满足后续的土柱化学力学效应试验需要的不扰动试样，经化学淋滤的土样无法直接用于力学特性试验，因为，采用传统化学淋滤试验装置进行化学淋滤试验后，只能在无任何保护的情况下直接将土样从试样筒中推出，将严重扰动土样，甚至破坏土样，将直接影响土样力学特性试验成果的可靠性和完整性。传统的化学淋滤试验装置，在试验压力梯度较大时，淋滤液压力集中易对土柱产生一定的冲蚀破坏，影响试验成果的准确性。可见，传统的化学淋滤试验装置难以满足岩土水化学作用机理及其力学效应的系统研究的需要，妨碍了土水化学作用机理及其力学效应研究的进步。

因此，研发满足土壤水化学淋滤试验与经水化学淋滤的土样力学特性试验需要的土柱水化学淋滤试验试样筒对于促进岩土化学学科的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是解决传统的化学淋滤试验装置无法为后续的土柱化学力学效应试验提供不扰动试样和淋滤液压力集中易对土柱产生一定的冲蚀破坏的难题，提供了一种土柱水化学淋滤试验试样筒。该土柱水化学淋滤试验试样筒结构简单、使用方便，能用于开展土壤水化学淋滤试验，还可进一步为土柱化学力学效应试验提供不扰动试样，为岩土水化学作用机理及其力学效应的系统研究提供技术装备支持。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种土柱水化学淋滤试验试样筒，它由左端板、右端板、圆柱筒、衬筒、左密封圈、右密封圈、左多孔板、右多孔板、紧固螺杆、进液直通、出液直通、出液管、集液瓶构成。

所述的圆柱筒为空心圆柱形筒体，内径为45～70mm，长100～130mm。衬筒为双瓣式空心圆柱体，由二瓣半空心圆柱体组成，其内径为39～62mm，其外径较圆柱筒内径小0.1mm，长78～124mm。衬筒紧贴圆柱筒的内壁内衬在圆柱筒内。左多孔板、右多孔板分别紧贴衬筒的左、右两端部平放在圆柱筒内左、右两端。衬筒和左多孔板、右多孔板围成一圆柱形空间，土柱安装在其中，土柱高度与衬筒长度相同。淋滤试验完成后，可用专用的推样器将土样连同衬筒和左多孔板、右多孔板一起推出，掰开衬筒，就可以取得完整的经淋滤的土样，这样可有效保护土样，不扰动土样。

所述的左端板和右端板分别在其右侧和左侧带有环形凹槽，左密封圈和右密封圈分别内嵌在左端板和右端板的环形凹槽中。圆柱筒左右两端均制作成阶梯状，并分别直接插在左端板和右端板的环形凹槽中，左端板和右端板通过紧固螺杆牢固连接。左端板、右端板与圆柱筒，加之左密封圈和右密封圈，形成一封闭体系，进行土柱水化学淋滤试验时，试样筒不会发生泄漏

所述的左端板中心连接有进液直通，试液通过进液直通作用在土柱上，右端板中心连接有出液直通，液直通顺序连接出液管，出液管通入集液瓶，淋滤液经出液直通、出液管汇集于集液瓶中，可分时段收集淋滤液用于化学分析。

所述的左端板的右侧的中央带有环形凹槽和十字凹槽，可使试液通过左多孔板均匀作用在土柱上，降低试液压力的不均匀性或避免压力集中对土柱的破坏。

所述的右端板的左侧的中央带有环形凹槽和十字凹槽，方便经左多孔板流出的淋滤液汇集出流。

所述的左端板、右端板、圆柱筒、衬筒、左密封圈、右密封圈、左多孔板、右多孔板、进液直通、出液直通、出液管、集液瓶采用耐酸碱材料制作，可用于土柱酸碱液淋滤试验。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1)提供一种土柱水化学淋滤试验试样筒，可用于开展土壤水化学淋滤试验，为淋滤液化学分析提供试液，为土壤化学力学效应研究提供技术装备支撑。

2)利用该装置开展土壤水化学淋滤试验，可取得满足后续的土柱化学力学效应试验需要的不扰动试样。淋滤试验完成后，可用专用的推样器将土样连同衬筒和左多孔板、右多孔板一起推出，掰开衬筒，就可以得到完整的经淋滤的土样，可有效保护土样不被扰动，避免直接从试样筒中推土样而严重扰动土样。

3)左端板右侧中央带有环形凹槽和十字凹槽，可使试液通过左多孔板均匀作用在土柱上，降低试液压力的不均匀性和避免压力集中对土柱的破坏。

4)右端板左侧中央带有环形凹槽和十字凹槽，方便经左多孔板流出的淋滤液汇集出流。

5)所述的土柱水化学淋滤试验试样筒与试液接触的部件采用耐酸有机玻璃等耐酸碱材料制作，可用于酸、碱溶液等具有腐蚀性液体的淋滤试验。

申请者曾开展了传统的化学淋滤试验装置与本发明的土柱水化学淋滤试验试样筒的试验效果对比，发现：采用传统的化学淋滤试验装置进行试验，在试验压力梯度较大时，试样端部有明显的冲蚀现象，显然是淋滤液压力集中对土柱有一定的破坏作用。化学淋滤试验后，只能在无任何保护的情况下直接将土样从试样筒中推出，在推力与试样筒的阻力作用下，黏土试样端部产生严重压缩变形，砂性土样则根本不能形成完整的试样，基本上无法开展经化学淋滤的土样的力学特性试验。采用本发明的土柱水化学淋滤试验试样筒进行试验，试验后试样未见明显的冲蚀现象，显然左端板右侧中央的环形凹槽和十字凹槽使试液通过左多孔板均匀作用在土柱上，降低试液压力的不均匀性和避免压力集中对土柱的破坏。用专用的推样器将土样连同衬筒和左多孔板、右多孔板一起推出，掰开衬筒，就得到完整的经淋滤的土样，对土样没有扰动。用该土样进行力学特性试验，取得了良好的效果。可见，本发明解决传统的化学淋滤试验装置无法为后续的土柱化学力学效应试验提供不扰动试样和淋滤液压力集中易对土柱产生一定的冲蚀破坏的难题，突破了制约岩土水化学作用机理及其力学效应研究发展的瓶颈，具有重要意义。

附图说明

图1为一种土柱水化学淋滤试验试样筒的结构示意图。

图2为所述的土柱水化学淋滤试验试样筒的A-A剖面图。

图3为所述的土柱水化学淋滤试验试样筒的B-A剖面图。

图4为所述的土柱水化学淋滤试验试样筒的C-C剖面图。

图5为所述的土柱水化学淋滤试验试样筒的右端板的左视图。

图6为所述的土柱水化学淋滤试验试样筒的右端板的剖面图。

图中1.土柱，2.左端板，3.右端板，4.圆柱筒，5.衬筒，6.左密封圈，7.右密封圈，8.左多孔板，9.右多孔板，10.紧固螺杆，11.进液直通，12.出液直通，13.出液管，14.集液瓶。

具体实施方式

下面根据附图对本发明作进一步详细描述：

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6可知，所述的一种土柱水化学淋滤试验试样筒由左端板2、右端板3、圆柱筒4、衬筒5、左密封圈6、右密封圈7、左多孔板8、右多孔板9、紧固螺杆10、进液直通11、出液直通12、出液管13、集液瓶14构成。

其特征在于：所述的圆柱筒4为空心圆柱形筒体，内径约为45～70mm，长100～130mm。衬筒5为双瓣式空心圆柱体，由二瓣半空心圆柱体组成，其内径为39～62mm，其外径较圆柱筒4内径小0.1mm，长78～124mm。衬筒5内衬在圆柱筒4内。

所述的左多孔板8、右多孔板9分别紧贴衬筒5的左、右两端部平放在圆柱筒4内左、右两端。土柱1安装在由衬筒5和左多孔板8、右多孔板9所围的空间内。

所述的左端板2和右端板3分别在其右侧和左侧带有环形凹槽，左密封圈6和右密封圈7分别内嵌在左端板2和右端板3的环形凹槽中。圆柱筒4左右两端均制作成阶梯状，圆柱筒4的左右两端并分别直接插在左端板2和右端板3的环形凹槽中，左端板2和右端板3通过紧固螺杆10牢固连接。

所述的左端板2中心连接有进液直通11，试液通过进液直通11作用在土柱1上，右端板3中心连接有出液直通12，液直通12顺序连接出液管13，出液管13直通集液瓶14，淋滤液经出液直通12、出液管13汇集于集液瓶14中。

所述的左端板2右侧的中央带有环形凹槽和十字凹槽，可使试液通过左多孔板8均匀作用在土柱上。

所述的右端板3左侧与右多孔板9接触的中央带有环形凹槽和十字凹槽，方便土柱经左多孔板8流出的淋滤液汇集出流。

所述的左端板2，右端板3，圆柱筒4，衬筒5，左密封圈6，右密封圈7，左多孔板8，右多孔板9，进液直通11，出液直通12，出液管13，集液瓶14采用耐酸碱材料制作。

装置适用范围

本发明提供了一种土柱水化学淋滤试验试样筒，能用于土壤水化学淋滤试验。

Claims (3)

1.一种土柱水化学淋滤试验试样筒，它包括左端板(2)、右端板(3)、圆柱筒(4)、衬筒(5)、左多孔板(8)、右多孔板(9)、进液直通(11)、出液直通(12)、出液管(13)，其特征在于：圆柱筒(4)为空心圆柱形筒体，衬筒(5)为二瓣半空心圆柱体组成的双瓣式空心圆柱体，衬筒(5)内衬在圆柱筒(4)内，左多孔板(8)、右多孔板(9)分别紧贴衬筒(5)的左、右两端部平放在圆柱筒(4)内左、右两端，左端板(2)和右端板(3)分别在其右侧和左侧带有环形凹槽，左密封圈(6)和右密封圈(7)分别内嵌在左端板(2)和右端板(3)的环形凹槽中，圆柱筒(4)左右两端分别直接插在左端板(2)和右端板(3)的环形凹槽中，左端板(2)和右端板(3)通过紧固螺杆(10)连接，左端板(2)中心连接有进液直通(11)，右端板(3)中心连接有出液直通(12)，出液直通(12)顺序连接出液管(13)，出液管(13)通入集液瓶(14)。

2.根据权利要求1所述的一种土柱水化学淋滤试验试样筒，其特征在于：所述的圆柱筒(4)左右两端均成阶梯状。

3.根据权利要求1所述的一种土柱水化学淋滤试验试样筒，其特征在于：所述的左端板(2)右侧和右端板(3)左侧有环形凹槽和十字凹槽。

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