CN105158138A - 一种土体透气性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土体透气性检测装置，包括托架、料桶、密封机构、抽真空机构和气压测量机构，料桶固定安装在托架上，料桶上部开口，料桶的内腔分为从上至下依次连通的密封区、待测土样填放区和砂垫层填放区，密封机构设置在密封区，密封机构用于密封待测土样填放区的上部的周缘，抽真空机构与砂垫层填放区相连通，气压测量机构用于实时监测待测土样填放区和砂垫层填放区的气压；本发明装置具有结构简单、使用方便、成本低的特点，能够对土体的透气性进行快速、可靠的检测，为围海造陆工程和土壤作物种植业提供了一种新的检测思路，可产生较好的经济效益和社会效益。

Description

一种土体透气性检测装置

技术领域

本发明涉及一种透气性检测装置，具体涉及一种土体透气性检测装置。

背景技术

随着沿海港口工程的建设，沿海地区出现了大量的围海造陆工程。我国东部沿海地区广泛分布软土地基，真空预压加固是一项经济、操作方便且质量可控制的软土地基处理方法。然而目前有关真空预压加固地基的理论研究落后于工程实践，制约了该方法的进一步发展和工程应用，有必要对此进行系统的研究。真空预压加固的主要施工关键和技术难点在于解决加固区周边的密封真空度的传递等问题，要求在加固过程中膜下真空度始终满足设计要求，尽可能减少真空度在排水通道中的传递损失，因此密封是保证真空度和加固效果的一项重要工作。

密封的形式主要取决于加固区边界范围内土体性质和工况条件。对于不易透气（水）的软黏土地基，一般采用密封沟的形式。但实际工程地基并不都是软黏土地基，很多地基表层存在透气（水）较好的粉土层、粉砂层或吹填砂层，这些地基不宜用密封沟，而应在四周进行密封帷幕处理，以切断透水透气层。土体的透气性决定了真空预压加固的具体处理方法，也控制着软土地基加固的造价，例如，如果处理密封性达到要求的土层时就无需加膜，直接打竖井进行真空预压，可大大简化施工流程，降低施工成本。

此外，土体透气性的好坏，直接影响土壤肥力的有效利用，进而影响作物生长。土壤的通气状况影响土壤中的微生物的构成：在通气不良的情况下，嫌气性微生物占优势，有机质分解速度变慢，释放的有效养分少，同时会形成一些对作物有害的物质，如硫化氢、低价铁锰和有机酸等；而在通气过强的土壤中，例如旱地的粗砂土，则好气性微生物占绝对优势，有机质分解强烈，影响土壤有机质的有效利用与不断积累。

可见，对土体透气性的掌控非常重要，然而现有技术中并没有针对土体透气性的有效的检测装置和检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便的土体透气性检测装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种土体透气性检测装置，包括托架、料桶、密封机构、抽真空机构和气压测量机构，所述的料桶固定安装在所述的托架上，所述的料桶上部开口，所述的料桶的内腔分为从上至下依次连通的密封区、待测土样填放区和砂垫层填放区，所述的密封机构设置在所述的密封区，所述的密封机构用于密封所述的待测土样填放区的上部的周缘，所述的抽真空机构与所述的砂垫层填放区相连通，所述的气压测量机构用于实时监测所述的待测土样填放区和所述的砂垫层填放区的气压；使用时，先在砂垫层填放区填放砂粒形成砂垫层，在砂垫层上填放待测土样并夯实，在待测土样填放区形成土样层，再在待测土样填放区的上部的周缘装设密封机构，将土样层上部与料桶桶壁的结合处密封，然后开启抽真空机构和气压测量机构，抽真空机构抽取砂垫层内的空气，使砂垫层内产生负压，空气经土样层补充至砂垫层，当气压测量机构测得待测土样填放区和砂垫层填放区的气压趋于稳定并相同时，记录该稳定的气压值，根据该稳定的气压值即可对土体透气性进行判断。

作为优选，所述的密封机构包括PVC真空环形密封膜和橡胶圈，使用时，所述的PVC真空环形密封膜的上端由所述的橡胶圈固定于所述的料桶的桶壁，下端埋设在所述的土样层的上部的周缘的内侧，所述的PVC真空环形密封膜的上下端之间褶皱设置。PVC真空环形密封膜的强度和延展性较好，同时PVC真空环形密封膜的上下端之间褶皱设置，可为检测过程中空气进入土样层预留空间，防止因土样层内气压过高而使PVC真空环形密封膜漏气，确保检测结构的准确性。并且，PVC真空环形密封膜和橡胶圈构成的密封机构，结构简单，拆装方便，密封效果好。

作为优选，所述的料桶的桶壁的外表面设置有环形凹槽，使用时，所述的PVC真空环形密封膜的上端绕过所述的料桶的上端并位于所述的环形凹槽的下部，所述的橡胶圈卡嵌在所述的环形凹槽内。环形凹槽的设置，可使操作更方便，进一步提升密封效果。

作为优选，所述的砂垫层由粒径为0.25~0.50mm的干燥中砂粒组成。

作为优选，所述的待测土样填放区的高度为所述的砂垫层填放区的高度的2~4倍，可保证检测效率和检测质量。

作为优选，所述的气压测量机构包括若干第一压力表和若干第二压力表，所述的若干第一压力表的探头伸入所述的待测土样填放区，所述的若干第二压力表的探头伸入所述的砂垫层填放区。

作为优选，所述的料桶为玻璃制成的料桶，便于对桶内情况进行直观的观察。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的土体透气性检测装置工作时，通过抽真空机构抽取砂垫层内的空气，使砂垫层内产生负压，待测土样起到将砂垫层与外部空气隔离的作用；同时通过气压测量机构实时监测待测土样填放区和砂垫层填放区的气压变化情况，最后稳定的气压值作为土体透气性的判断依据。对于透气性较好的土体，在砂垫层被抽真空的情况下，空气会快速经土样层补充给砂垫层，所观测到的现象是砂垫层填放区的负压较小且不稳定；而对于透气性较差的土体，在砂垫层被抽真空的情况下，空气很难通过土样层补充给砂垫层，所观测到的现象是砂垫层的负压快速达到真空且能稳定在一个较大的负压；检测过程中，通过密封机构对土样层上部与料桶桶壁的结合处进行密封，可有效避免因土样层与料桶桶壁结合不紧密而产生的缝隙漏气对检测结果造成影响，确保检测结果的准确性。本发明装置具有结构简单、使用方便、成本低的特点，能够对土体的透气性进行快速、可靠的检测，为围海造陆工程和土壤作物种植业提供了一种新的检测思路，可产生较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为实施例的检测装置的结构示意图；

图2为图1中A处放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种土体透气性检测装置，如图1-2所示，包括托架1、玻璃制成的料桶2、密封机构、抽真空机构4和气压测量机构，料桶2固定安装在托架1上，桶2的壁厚为1cm，桶直径为50cm，桶底厚度为2cm，料桶2上部开口，料桶2的内腔分为从上至下依次连通的密封区21、待测土样填放区22和砂垫层填放区23；密封机构设置在密封区21，密封机构用于密封待测土样填放区22的上部的周缘，密封机构包括PVC真空环形密封膜31和橡胶圈32，PVC真空环形密封膜31的外径为80cm、内径为50cm，料桶2的桶壁的外表面设置有环形凹槽24；抽真空机构4与砂垫层填放区23相连通，气压测量机构用于实时监测待测土样填放区22和砂垫层填放区23的气压，气压测量机构包括两个第一压力表51和一个第二压力表52，两个第一压力表51的探头伸入待测土样填放区22，第二压力表52的探头伸入砂垫层填放区23。

实施例1的检测装置使用时，先在砂垫层填放区23填放砂粒形成10cm厚的砂垫层231，砂垫层231由粒径为0.25~0.50mm的干燥中砂粒组成，在砂垫层231上填放待测土样并夯实，在待测土样填放区形成30cm厚的土样层221，再在待测土样填放区22的上部的周缘装设密封机构，使PVC真空环形密封膜31的上端绕过料桶2的上端并位于环形凹槽24的下部，再将橡胶圈32卡嵌在环形凹槽24内，使PVC真空环形密封膜31的上端固定于料桶1的桶壁，之后将PVC真空环形密封膜31的下端埋设在土样层221的上部的周缘的内侧，PVC真空环形密封膜31的上下端之间褶皱设置，将土样层221上部与料桶1桶壁的结合处密封，然后开启抽真空机构4、第一压力表51和第二压力表52，抽真空机构4抽取砂垫层231内的空气，使砂垫层231内产生负压，空气经土样层221补充至砂垫层231，当第一压力表51和第二压力表52测得待测土样填放区22和砂垫层填放区23的气压趋于稳定并相同时，记录该稳定的气压值，根据该稳定的气压值即可对土体透气性进行判断。

实施例2：一种土体透气性检测装置，如图1-2所示，包括托架1、料桶2、密封机构、抽真空机构4和气压测量机构，料桶2固定安装在托架1上，桶2的壁厚为1cm，桶直径为50cm，桶底厚度为2cm，料桶2上部开口，料桶2的内腔分为从上至下依次连通的密封区21、待测土样填放区22和砂垫层填放区23；密封机构设置在密封区21，密封机构用于密封待测土样填放区22的上部的周缘，密封机构包括PVC真空环形密封膜31和橡胶圈32，PVC真空环形密封膜31的外径为80cm、内径为50cm，料桶2的桶壁的外表面设置有环形凹槽24；抽真空机构4与砂垫层填放区23相连通，气压测量机构用于实时监测待测土样填放区22和砂垫层填放区23的气压，气压测量机构包括两个第一压力表51和两个第二压力表52，两个第一压力表51的探头伸入待测土样填放区22，两个第二压力表52的探头伸入砂垫层填放区23。

实施例2的检测装置使用时，先在砂垫层填放区23填放砂粒形成15cm厚的砂垫层231，砂垫层231由粒径为0.25~0.50mm的干燥中砂粒组成，在砂垫层231上填放待测土样并夯实，在待测土样填放区形成35cm厚的土样层221，再在待测土样填放区22的上部的周缘装设密封机构，使PVC真空环形密封膜31的上端绕过料桶2的上端并位于环形凹槽24的下部，再将橡胶圈32卡嵌在环形凹槽24内，使PVC真空环形密封膜31的上端固定于料桶1的桶壁，之后将PVC真空环形密封膜31的下端埋设在土样层221的上部的周缘的内侧，PVC真空环形密封膜31的上下端之间褶皱设置，将土样层221上部与料桶1桶壁的结合处密封，然后开启抽真空机构4、第一压力表51和第二压力表52，抽真空机构4抽取砂垫层231内的空气，使砂垫层231内产生负压，空气经土样层221补充至砂垫层231，当第一压力表51和第二压力表52测得待测土样填放区22和砂垫层填放区23的气压趋于稳定并相同时，记录该稳定的气压值，根据该稳定的气压值即可对土体透气性进行判断。

根据测得的稳定的气压值，可对土体的透气性进行定性判断。当测得的气压值低于20MPa时，认为土体的透气性较好；当测得的气压值在20~40MPa时，认为土体的透气性良好；当测得的气压值在40~80MPa时，认为土体的透气性适中；当测得的气压值高于80MPa时，认为土体的透气性较差。

Claims (7)

1.一种土体透气性检测装置，其特征在于包括托架、料桶、密封机构、抽真空机构和气压测量机构，所述的料桶固定安装在所述的托架上，所述的料桶上部开口，所述的料桶的内腔分为从上至下依次连通的密封区、待测土样填放区和砂垫层填放区，所述的密封机构设置在所述的密封区，所述的密封机构用于密封所述的待测土样填放区的上部的周缘，所述的抽真空机构与所述的砂垫层填放区相连通，所述的气压测量机构用于实时监测所述的待测土样填放区和所述的砂垫层填放区的气压；使用时，先在砂垫层填放区填放砂粒形成砂垫层，在砂垫层上填放待测土样并夯实，在待测土样填放区形成土样层，再在待测土样填放区的上部的周缘装设密封机构，将土样层上部与料桶桶壁的结合处密封，然后开启抽真空机构和气压测量机构，抽真空机构抽取砂垫层内的空气，使砂垫层内产生负压，空气经土样层补充至砂垫层，当气压测量机构测得待测土样填放区和砂垫层填放区的气压趋于稳定并相同时，记录该稳定的气压值，根据该稳定的气压值即可对土体透气性进行判断。

2.根据权利要求1所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的密封机构包括PVC真空环形密封膜和橡胶圈，使用时，所述的PVC真空环形密封膜的上端由所述的橡胶圈固定于所述的料桶的桶壁，下端埋设在所述的土样层的上部的周缘的内侧，所述的PVC真空环形密封膜的上下端之间褶皱设置。

3.根据权利要求2所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的料桶的桶壁的外表面设置有环形凹槽，使用时，所述的PVC真空环形密封膜的上端绕过所述的料桶的上端并位于所述的环形凹槽的下部，所述的橡胶圈卡嵌在所述的环形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的砂垫层由粒径为0.25~0.50mm的干燥中砂粒组成。

5.根据权利要求1所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的待测土样填放区的高度为所述的砂垫层填放区的高度的2~4倍。

6.根据权利要求1所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的气压测量机构包括若干第一压力表和若干第二压力表，所述的若干第一压力表的探头伸入所述的待测土样填放区，所述的若干第二压力表的探头伸入所述的砂垫层填放区。

7.根据权利要求1所述的土体透气性检测装置，其特征在于所述的料桶为玻璃制成的料桶。