CN102901805A

CN102901805A - 一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪

Info

Publication number: CN102901805A
Application number: CN2012103677471A
Authority: CN
Inventors: 李静; 梁杏; 胡学军; 沈仲智; 何继山
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: CN102901805B

Abstract

本发明提供了一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，至少包括压滤装置、水样收集装置以及通过机械传动的轴向加压装置，所述的压滤装置包括用来盛装土样的中空柱、底座、压头、密封部件、过滤部件以及压力柱；所述的水样收集装置包括导水管和收集瓶；所述的轴向加压装置包括量力环、轴向压力支架、活塞、操作箱、电动机及位于电动机与操作箱之间的变速箱。本发明提供的压榨仪操作简单，以应变式控制岩土持续缓慢变形而释水，不存在岩土损坏现象，同时大大缩短了试验周期。孔隙水由于盛放于真空的收集瓶内，不受空气氧化和蒸发的影响，从而扩大了孔隙水的研究范围。

Description

一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪

技术领域

本发明涉及一种压榨仪，具体涉及一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，主要用于测试孔隙水含量和成分，属于分析化学领域。

背景技术

孔隙水是岩土中松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水，在堆积平原和山间盆地内的地层中分布广泛。它是工农业和生活用水的重要供水水源。孔隙水的分布、补给、径流和排泄决定于沉积物的类型、地质构造和地貌等。不同成因的沉积物中，存在着不同的孔隙水。因此如何有效的提取和收集岩土孔隙水是促进弱透水层水文地质学发展的重要因素。压榨法是目前应用广泛的非原位孔隙水提取方法。传统的油压、空压、重力压等机械压榨仪均为压力控制，由于岩土特性差异难以把握出水和出泥的临界压力值，造成压力太低孔隙水不能被排出、高压难以持续、岩土易被压坏且试验周期长等缺点。同时由于孔隙水水样收集装置均暴露在大气中，因此孔隙水易被氧化及蒸发，使孔隙水化学组分偏离真实值。

如何有效快速的提取孔隙水和保存孔隙水对岩土孔隙水收集和测试具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，解决了上述背景技术中的不足，该仪器操作简单方便，通过控制岩土变形速度使岩土持续排水，本仪器中的双面排水设计大大缩短了试验周期，同时水样收集装置的真空处理保证了水样不受污染。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，至少包括压滤装置、水样收集装置以及通过机械传动的轴向加压装置，所述的压滤装置包括用来盛装土样的中空柱、底座、压头、密封部件、过滤部件以及压力柱，中空柱的底部固定连接在底座上，压头位于中空柱的顶部，压力柱放置于压头上且压力柱至少设有一块，密封部件上下分布有两个，其中一个位于压头和中空柱之间，另一个位于底座和中空柱之间，过滤部件上下分布有两个且分别位于土样的顶部和底部，压头和底座上均设有出水孔；所述的水样收集装置包括导水管和收集瓶，其中导水管的一端均与压滤装置上的出水口连接，导水管的另一端均通向收集瓶；所述的轴向加压装置包括量力环、轴向压力支架、活塞、操作箱、电动机及位于电动机与操作箱之间的变速箱，其中轴向压力支架固定于操作箱上，量力环安装于轴向压力支架上且位于压力柱的正上方，量力环与压力柱相接触；活塞安装于操作箱上且能够在电动机的带动下升降，活塞位于压滤装置的底座正下方且与底座接触。

所述的中空柱为圆筒状，压头和压力柱均为圆柱状且上下相接触的两者之间设有相互匹配的凸台和凹槽，凸台位于凹槽内，且压力柱的侧面上均开有能够让导水管通过的狭缝。

压头和底座上朝向土样的一面上都均匀分布有相互连通的环形的导水槽，导水槽与出水孔连通。

所述的密封部件为O型密封圈。

所述的过滤部件为层叠的过滤网和过滤膜，其中过滤网的孔径为1mm，过滤膜的孔径为15微米。过滤网和过滤膜的材质均为聚四氟乙烯。

所述的操作箱上设有粗略调节活塞高度的粗调手轮以及精确调节活塞高度的细调手轮，操作箱上还设有离合器按钮和粗细调转化按钮。

所述的水样收集装置中导水管的一端均固定密封安装于收集瓶的瓶盖上，水样收集装置中还设有真空泵，真空泵的抽气管的一端固定密封安装于收集瓶的瓶盖上，且抽气管上设有密封夹。

本发明提供的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪与现有技术相比有以下优点：本发明提供的压榨仪操作简单，且以应变式控制岩土持续缓慢变形而释水，不存在岩土损坏现象，同时大大缩短了试验周期。孔隙水由于盛放于真空的收集瓶内，不受空气氧化和蒸发的影响，从而扩大了孔隙水的研究范围，不仅在能够分析孔隙水的常规化学组分，并可以对孔隙水进行氧化还原敏感元素或同位素的测试。该仪器改造方便，可推广使用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明提供的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪的整体结构示意图；

图2为压滤装置的结构示意图；

图3为导水槽的结构示意图；

图中：1-量力环；2-轴向压力支架；3-压力柱；4-中空柱；5-导水管；6-底座；7-收集瓶；8-活塞；9-真空泵 10-粗细调转换按钮；11-离合器按钮；12-细调手轮；13-粗调手轮；14-电动机；15-变速箱；16-压头；17-O型密封圈；18-固定螺钉；19-土样；20-出水孔；21-导水槽；22-过滤部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细具体的说明。

本发明提供的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪的整体结构如图1所示，包括压滤装置、水样收集装置以及通过机械传动的轴向加压装置，其中压滤装置的结构如图2所示，包括用来盛装土样的中空柱4、底座6、压头16、密封部件、过滤部件22以及压力柱3，中空柱4为圆筒状，土样19盛装与中空柱4内，中空柱4的底部通过固定螺钉18固定连接在底座6上。压头16位于中空柱4的顶部，且位于土样19的上方，压力柱3放置于压头16上且压力柱3至少设有一块。压头16和压力柱3均为圆柱状且上下相接触的两者之间设有相互匹配的凸台和凹槽，凸台位于凹槽内。设置凸台和凹槽的目的主要是为了使压榨仪在工作时，压头16及压力柱3位于一条直线上，从而使工作更稳定。压头16和底座6上均设有出水孔20，压头16和底座6上朝向土样19的一面上都均匀分布有相互连通的环形的导水槽21，导水槽21与出水孔20连通，导水槽21的结构如图3所示。密封部件上下分布有两个，其中一个位于压头16和中空柱4之间，另一个位于底座6和中空柱4之间，所述的密封部件为O型密封圈17，O型密封圈17能够使中空柱4与压头16及底座6之间保持密封。过滤部件22上下分布有两个且分别位于土样19的顶部和底部，所述的过滤部件22为层叠的过滤网和过滤膜，其中过滤网的孔径为1mm，过滤膜的孔径为15微米，过滤网和过滤膜的材质均为聚四氟乙烯。

所述的水样收集装置包括导水管5、收集瓶7以及真空泵9，导水管5设有两根，两导水管5的一端分别与压头16及底座6上的出水孔20连接，导水管5的另一端均固定密封安装于收集瓶7的瓶盖上，真空泵9通过抽气管与收集瓶7连接，且抽气管的一端固定密封安装于收集瓶7的瓶盖上，抽气管上设有密封夹。本发明中由于压头16上设有出水孔20，导水管5连接在出水孔20上，在仪器工作的过程中，由于土样19被挤压收缩，压力柱3会陷入中空柱4内，因此为了防止导水管5被压力柱3挤扁，压力柱3的侧面上均开有能够让导水管5通过的狭缝。

所述的轴向加压装置包括量力环1、轴向压力支架2、活塞8、操作箱、电动机14及位于电动机14与操作箱之间的变速箱15，其中轴向压力支架2固定于操作箱上，量力环1安装于轴向压力支架2上且位于压力柱3的正上方，量力环1与压力柱3相接触。活塞8安装于操作箱上且能够在电动机14的带动下升降，活塞8位于压滤装置的底座6正下方且与底座6接触。所述的操作箱上设有粗略调节活塞高度的粗调手轮13以及精确调节活塞高度的细调手轮12，操作箱上还设有离合器按钮11和粗细调转化按钮10。

本发明提供的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪的工作方法如下：

（1）将中空柱与底座用螺钉固定连接，在底座上依次放入过滤网和过滤膜，打开土样样品，刮去四周氧化部分，切一段放入中空柱内。然后依次放入压头和若干节压力柱，连接上下的导水管和收集瓶，然后将中空柱置于活塞上。

（2）转换粗细调转化按钮为粗调，转动粗调手轮使活塞顶动中空柱上升，在压力柱接近量力环时，转换粗细调转化按钮为细调，转动细调手轮，使压力柱与量力环接触，继续加压使压头与土样接触，并排除土样中的空气。连接真空泵，用真空泵对收集瓶抽真空，抽真空完毕后并用密封夹夹紧抽气管。

（3）合上离合器按钮，设置变速箱的速度，一般设置为0.016mm/min。然后打开电动机，带动活塞及中空柱匀速上升，当上升速率小于或等于岩土释水速率时，量力环读数降低或不变。当土样中大部分孔隙水被排除后，岩土变形主要表现为有效应力增加，量力环读数持续上升，则结束实验。在试验中当活塞上升至最大位移时，关闭电动机，逆向转动粗调手轮卸压使中空柱脱离量力环，继续添加压立柱后，再打开电动机。

（4）实验结束后，撤去导水管和收集瓶。逆向转动手轮卸压，取下中空柱撤掉底座。在活塞上放置空心垫块，将中空柱置于其上，然后转动手轮推出岩土、压头和压立柱，最后清洗仪器。

Claims

1.一种应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：至少包括压滤装置、水样收集装置以及通过机械传动的轴向加压装置，所述的压滤装置包括用来盛装土样的中空柱、底座、压头、密封部件、过滤部件以及压力柱，中空柱的底部固定连接在底座上，压头位于中空柱的顶部，压力柱放置于压头上且压力柱至少设有一块，密封部件上下分布有两个，其中一个位于压头和中空柱之间，另一个位于底座和中空柱之间，过滤部件上下分布有两个且分别位于土样的顶部和底部，压头和底座上均设有出水孔；所述的水样收集装置包括导水管和收集瓶，其中导水管的一端均与压滤装置上的出水口连接，导水管的另一端均通向收集瓶；所述的轴向加压装置包括量力环、轴向压力支架、活塞、操作箱、电动机及位于电动机与操作箱之间的变速箱，其中轴向压力支架固定于操作箱上，量力环安装于轴向压力支架上且位于压力柱的正上方，量力环与压力柱相接触；活塞安装于操作箱上且能够在电动机的带动下升降，活塞位于压滤装置的底座正下方且与底座接触。

2.根据权利要求1所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：所述的中空柱为圆筒状，压头和压力柱均为圆柱状且上下相接触的两者之间设有相互匹配的凸台和凹槽，凸台位于凹槽内，且压力柱的侧面上均开有能够让导水管通过的狭缝。

3.根据权利要求1或2所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：压头和底座上朝向土样的一面上都均匀分布有相互连通的环形的导水槽，导水槽与出水孔连通。

4.根据权利要求1所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：所述的密封部件为O型密封圈。

5.根据权利要求1所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：所述的过滤部件为层叠的过滤网和过滤膜，其中过滤网的孔径为1mm，过滤膜的孔径为15微米。

6.根据权利要求5所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：过滤网和过滤膜的材质均为聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：所述的操作箱上设有粗略调节活塞高度的粗调手轮以及精确调节活塞高度的细调手轮，操作箱上还设有离合器按钮和粗细调转化按钮。

8.根据权利要求1所述的应变式双面排水岩土孔隙水压榨仪，其特征在于：所述的水样收集装置中导水管的一端均固定密封安装于收集瓶的瓶盖上，水样收集装置中还设有真空泵，真空泵的抽气管的一端固定密封安装于收集瓶的瓶盖上，且抽气管上设有密封夹。