CN110160928B - 实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪及使用方法,该多联柔性壁渗透仪包括供压系统、围压腔室和渗透溶液储存器系统,供压系统中空气压缩机提供腔室围压及试样顶端、底端反压;底端反压供液管通过入渗溶液储存器与试样进水管路接通,顶端反压供液管通过出渗溶液储存器与试样排水管路接通,围压供液管与试样围压管路接通;溶液储存器中以防腐防渗的橡胶膜将两种溶液分隔开;柔性壁渗透仪配置有多台,共用同一个围压、顶端反压供液管;本发明在供压系统与围压腔室之间增加了渗透溶液储存器系统,实现了同一压力状态下试样在不同溶液渗透过程中渗透系数的测定,弥补了现有柔性壁渗透仪功能上的不足,且更加节省人力与时间。
Description
技术领域
本发明属于渗透实验器材制造技术领域,具体涉及一种实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪及使用方法。
背景技术
在环境岩土工程领域,渗透经过土体的液体经常不止一种,尤其是污染场地周边,可能是干净地下水、重金属污染液、有机污染液中的一种或几种同时或分先后渗透经过土体,所以在室内开展同时进行多种溶液连续经过土体的渗透试验,对于了解实际工程土体渗透情况,如隔离墙土体防渗,具有重要的指导意义。目前常用的渗透仪包括刚性壁渗透仪和柔性壁渗透仪。在刚性壁渗透仪试验过程中,试样侧面与刚性侧壁间易发生侧漏,造成渗透系数偏大;而柔性壁渗透仪可以很好地避免试样侧面发生侧漏,且可对试样进行反压饱和,所以在测定土体渗透系数时优先采用柔性壁渗透仪。可是现有的柔性壁渗透仪无法满足同时进行多种溶液连续渗透经过土体的需求,即在不改变腔室围压、试样底端反压、顶端反压的情况下,由一种渗透溶液转换至另一种渗透溶液继续进行渗透试验,所以现有的渗透仪器无法真实模拟土体的渗透情况;此外,针对多种溶液连续渗透的情况,尤其是以重金属或有机污染液作为渗透液时,经常需要进行长期渗透试验,一般需要1-3年左右,利用现有的一台仪器做一个试样,可能需要耗费过大的时间和人力代价。基于以上背景,目前亟需研制出一种可实现多种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪。
发明内容
针对现有技术中的不足,本发明的首要目的是提供一种实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪。
本发明的第二个目的是提供上述多联柔性壁渗透仪的使用方法。
为达到上述目的,本发明的解决方案是:
一种可实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪,其包括供压系统、若干围压腔室和若干渗透溶液储存器系统,渗透溶液储存器系统设置在供压系统和围压腔室之间。
其中,渗透溶液储存器系统由入渗溶液储存器和出渗溶液储存器组成,渗透溶液储存器系统中的入渗溶液储存器和出渗溶液储存器均设置有一层防腐防渗的橡胶膜,入渗溶液储存器存储有第一种入渗溶液和第二种入渗溶液,入渗溶液储存器外接管路上的第二种入渗溶液入渗控制阀和第一种入渗溶液入渗控制阀分别决定入渗溶液为第二种入渗溶液和第一种入渗溶液,入渗溶液储存器顶盖的第二种入渗溶液补充控制阀保证第二种入渗溶液在渗透不足时可立即补充,出渗溶液储存器收集第二种入渗溶液的出渗溶液和第一种入渗溶液,试样底端反压供液管、试样顶端反压供液管和试样周围压力供液管中溶液均为第一种入渗溶液,出渗溶液储存器收集的第二种入渗溶液的出渗溶液通过第二种入渗溶液采集控制阀控制的管路导入到锥形瓶中,用于化学分析,出渗溶液储存器外接管路上的第二种入渗溶液收集控制阀和第一种入渗溶液收集控制阀分别决定第二种入渗溶液的出渗溶液和第一种入渗溶液的收集。
围压腔室下端设置有腔室底板,上端覆盖有腔室顶盖,腔室底板与腔室顶盖以拉杆拉紧在围压腔室上并固定,腔室底板上设置有加压底座,加压底座上设置有透水石,透水石上设置有滤纸,滤纸上设置有试样,试样上设置有滤纸,滤纸上设置有透水石,透水石上设置有加压帽,试样外套乳胶膜,乳胶膜两端用止水橡胶圈固定在加压底座和加压帽上,腔室顶盖上设置有围压调节管,排除腔室内气体,围压腔室通过围压管路与试样周围压力供液管直接接通,试样下端进水管路通过入渗溶液储存器与试样底端反压供液管接通,试样上端出水管路通过出渗溶液储存器与试样顶端反压供液管接通,试样下端和上端分别连接有试样下端排气管路和试样上端排气管路。
具体地,入渗溶液储存器中的第一种入渗溶液和第二种入渗溶液与出渗溶液储存器中的第二种入渗溶液的出渗溶液和第一种入渗溶液均由一层防腐防渗的橡胶膜隔开,入渗溶液储存器和出渗溶液储存器可通过增加防腐防渗的橡胶膜的数量实现三种及三种以上不同类型溶液的入渗与收集。
供压系统中的空气压缩机通过试样周围压力供液管、试样顶端反压供液管以及试样底端反压供液管为试样提供周围压力、顶端反压以及底端反压,空气压缩机与试样底端反压供液管之间串接试样底端反压空气调压阀和试样底端反压数值压力表,空气压缩机和试样顶端反压供液管之间串接试样顶端反压空气调压阀和试样顶端反压数值压力表,空气压缩机与试样周围压力供液管之间串接试样周围压力空气调压阀和试样周围压力数值压力表。
综上,本发明的柔性壁渗透仪配置有多台,即围压腔室及渗透溶液储存系统配置有多台,多台柔性壁渗透仪共用同一个试样周围压力供液管和试样顶端反压供液管,多台柔性壁渗透仪各连接一个试样底端反压供液管。
本发明的实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪的使用方法,包括以下步骤,
(一)开始试验
第一步:拧下围压腔室的三个拉杆,取出有机玻璃压力室罩,装样;
第二步:在围压腔室的加压底座上安装一块浸渍透水石,在透水石上面依次铺上滤纸、试样和滤纸,使用承膜筒装上乳胶膜,用止水橡胶圈将乳胶膜固定在加压底座上,试样顶部装上透水石和加压帽,用套在排水管上的止水橡胶圈将乳胶膜和加压帽固定;
第三步:装上有机玻璃压力室罩和腔室顶盖,用拉杆固定牢固;
第四步:向围压腔室注水,转动压力室底部围压管路的控制阀,连通围压腔室和供水装置的管路,打开腔室顶盖上的围压调节管,启动注水泵,将盛水筒中的水注入压力室,待水位漫过压力室顶部时,关闭水泵电源,转动压力室底部围压管路的控制阀,使压力室和试样周围压力供液管相连,关闭围压调节管;
第五步:在压力室中作用一个较小的周围压力(10~20kPa),打开周围压力的供气阀,旋转试样周围压力空气调压阀,使周围压力显示达到预定值,施加试样的周围压力;按周围压力施加的办法,打开第一种入渗溶液入渗控制阀,利用试样顶端反压供液管和试样底端反压供液管在试样上部和下部施加更小的压力,使整个水力系统的水都流动起来,然后打开试样上端排气管路和试样下端排气管路的控制阀,排出管线中的可见气泡以及乳胶膜内试样上部和下部的可见气泡;待可见气泡排除后,关闭试样上端排气管路和试样下端排气管路的控制阀;
第六步:调节压力室内初始周围压力,调节试样顶端、底端反压,给压力室及试样顶端和底端同时缓慢增加相同幅度的压力,保持此状态一定时间,使试样达到饱和状态;
第七步:增加试样底端反压至试验压力值(水力梯度不超过30),以第一种入渗溶液开始进行渗透试验,记录试样底端反压供液管和试样顶端反压供液管的初始读数,开始测试渗透系数;每隔1h测试一次通过试样的流量,可以从试样底端反压供液管和试样顶端反压供液管上的刻度读出,同时记录试样底端反压数值压力表和试样顶端反压数值压力表的读数;当符合下列几点规定时,可结束试验:(1)8h内测试的次数不得小于4次;(2)最后连续4次测试中,进口流量与出口流量的比率应该在0.75~1.25之间;(3)最后连续4次测得的流量值不应有明显的上升或下降的趋势;(4)最后连续4次测得的流量值在平均流量值的0.75~1.25倍之间;
第八步:当第一种入渗溶液渗透满足第七步中试验结束的几点规定时,关闭第一种入渗溶液入渗控制阀和第一种入渗溶液收集控制阀,同时打开第二种入渗溶液入渗控制阀,继续第二种入渗溶液的渗透试验,直到满足第七步中试验结束的几点规定,结束试验;在第二种入渗溶液渗透过程中,定期取出渗溶液储存器中收集的第二种入渗溶液的出渗溶液进行化学分析,此时还需要满足以下规定,才能结束试验:(1)渗透试样的溶液通量至少为试样孔隙体积的两倍;(2)渗出/进液间达化学平衡状态,即渗出液的电导率、目标离子浓度、pH值等均在渗进液相应参数的±10%范围内,且随时间增长无明显上升或下降趋势;测试完毕后,缓慢旋转试样顶端反压空气调压阀、试样底端反压空气调压阀以及试样周围压力空气调压阀,直至将试样顶、底端反压及周围压力调到零;
第九步:转动压力室底端围压管路的控制阀,使压力室腔体的水注入盛水筒中,打开腔室顶盖上的围压调节管,压力室中的水排入容器装置,直至压力室中的水全部进入盛水装置,关闭围压调节管;
第十步:拧下压力室的拉杆螺母,取下腔室顶盖和有机玻璃压力室罩,仔细地拆开压力室取出试样,测量并记录试验结束时试样的高度和直径。
(二)计算渗透系数
第一步:渗透系数使用达西定律计算,在本试验进行渗透时,试样顶、底端水压相差1kPa,相当于水头差Δh为10cm;
第二步:渗透系数k根据试验方法的不同,选择不同的计算公式,本发明既可进行常水头试验,也可进行变水头试验;
第三步:标准温度(20℃)下的渗透系数k20可利用渗透系数k通过换算公式得到。
(三)结束试验
第一步:卸样,将乳胶膜洗净,用滑石粉保护,以便下次再用;将入渗溶液储存器中的溶液导入相应的容器保存,清洗所有管路,清洗液用专门的容器收集,由专业收集人员带走处理;
第二步:调整样底端反压供液管、试样顶端反压供液管以及试验周围压力供液管的水位,补充水量,准备下次试验。
由于采用上述方案,本发明的有益效果是:
本发明的多联柔性壁渗透仪在现有柔性壁渗透仪的基础上进行了功能上的补充,在供压系统与围压腔室之间增加了渗透溶液储存器系统,且配有多台柔性壁渗透仪同时进行渗透试验;该渗透溶液储存器系统可以入渗和收集重金属、有机物、浓酸、浓碱等单类或复合型的化学溶液,扩大了渗透溶液类型的范围,而且整个渗透试验过程中渗透溶液不会污染供压系统与围压腔室,避免了现有柔性壁渗透仪中存在的化学溶液对于仪器的长期污染及锈蚀问题,提高了柔性壁渗透仪的使用寿命,减轻了试验人员清洗仪器的压力,降低了仪器损坏及残余化学污染液侵害试验人员的风险;在入渗溶液储存器和出渗溶液储存器中用防腐防渗的橡胶膜将两种不同类型的溶液分隔开来,又使两种溶液处于同一压力状态下,使得在进行渗透溶液转换时,不必担心试样顶端、底端反压以及周围压力会发生变化,便于在同一压力状态下测定试样在不同溶液渗透过程中的渗透系数;在进行第二种入渗溶液的渗透试验时,可通过试样底端反压供液管压缩第一种入渗溶液的体积,使防腐防渗的橡胶膜发生变形,实现第二种入渗溶液的渗透,同样地,出渗溶液储存器收集到第二种入渗溶液的出渗溶液,会通过防腐防渗的橡胶膜压缩第一种入渗溶液进入试样顶端反压供液管,因此,第一种入渗溶液与第二种入渗溶液的入渗量和出渗量均可以通过试样底端反压供液管和试样顶端反压供液管上的刻度读出,而且两种入渗溶液不会发生混合,更不会污染试样底端反压供液管和试样顶端反压供液管;出渗溶液储存器外接管路通向大气,便于试验人员定期用锥形瓶收集第二种入渗溶液的出渗溶液进行化学分析;通过增加入渗溶液储存器中防腐防渗的橡胶膜的数量,可实现三种及三种以上不同溶液的连续渗透;多台柔性壁渗透仪同时进行渗透试验,可节省大量时间和人力。
附图说明
图1为本发明的实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪的结构示意图。
图2为入渗或出渗溶液储存器顶部俯视示意图。
图3为入渗或出渗溶液储存器底部俯视示意图。
附图标记:1-围压腔室,2-腔室底板,3-腔室顶盖,4-加压底座,5-透水石,6-滤纸,7-试样,8-加压帽,9-乳胶膜,10-止水橡胶圈,11-围压调节管,12-围压管路,13-进水管路,14-出水管路,15-试样下端排气管路,16-试样上端排气管路,17-第二种入渗溶液采集控制阀,18-第二种入渗溶液收集控制阀,19-第一种入渗溶液收集控制阀,20-锥形瓶,21-第二种入渗溶液的出渗溶液,22-第一种入渗溶液,23-第二种入渗溶液补充控制阀,24-第二种入渗溶液入渗控制阀,25-第一种入渗溶液入渗控制阀,26-第二种入渗溶液,27-出渗溶液储存器,28-入渗溶液储存器,29-防腐防渗的橡胶膜,30-试样底端反压供液管,31-试样顶端反压供液管,32-试样周围压力供液管,33-试样底端反压空气调压阀,34-试样顶端反压空气调压阀,35-试样周围压力空气调压阀,36-试样底端反压数值压力表,37-试样顶端反压数值压力表,38-试样周围压力数值压力表和39-空气压缩机。
具体实施方式
本发明提供了一种实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪及使用方法。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例:
本实施例的可实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪包括如下结构部件,围压腔室1、腔室底板2、腔室顶盖3、加压底座4、透水石5、滤纸6、试样7、加压帽8、乳胶膜9、止水橡胶圈10、围压调节管11、围压管路12、进水管路13、出水管路14、试样下端排气管路15、试样上端排气管路16、第二种入渗溶液采集控制阀17、第二种入渗溶液收集控制阀18、第一种入渗溶液收集控制阀19、锥形瓶20、第二种入渗溶液的出渗溶液21、第一种入渗溶液22、第二种入渗溶液补充控制阀23、第二种入渗溶液入渗控制阀24、第一种入渗溶液入渗控制阀25、第二种入渗溶液26、出渗溶液储存器27、入渗溶液储存器28、防腐防渗的橡胶膜29、试样底端反压供液管30、试样顶端反压供液管31、试样周围压力供液管32、试样底端反压空气调压阀33、试样顶端反压空气调压阀34、试样周围压力空气调压阀35、试样底端反压数值压力表36、试样顶端反压数值压力表37、试样周围压力数值压力表38和空气压缩机39。
如图1至图3所示,本实施例的可实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪包括供压系统、若干围压腔室1和若干渗透溶液储存器系统,渗透溶液储存器系统设置在供压系统和围压腔室1之间。
其中,围压腔室1下端设置有腔室底板2,上端覆盖有腔室顶盖3,腔室底板2与腔室顶盖3以三根拉杆拉紧在围压腔室1上并固定,腔室底板2上设置有加压底座4,加压底座4上设置有透水石5,透水石5上设置有滤纸6,滤纸6上设置有试样7,试样7上设置有滤纸6,滤纸6上设置有透水石5,透水石5上设置有加压帽8,试样7外套乳胶膜9,乳胶膜9两端用止水橡胶圈10固定在加压底座4和加压帽8上,腔室顶盖3上设置有围压调节管11,排除腔室内气体,围压腔室1通过围压管路12与试样周围压力供液管32直接接通,试样7下端进水管路13通过入渗溶液储存器28与试样底端反压供液管30接通,试样7上端出水管路14通过出渗溶液储存器27与试样顶端反压供液管31接通,试样7下端和上端分别连接有试样下端排气管路15和试样上端排气管路16。
渗透溶液储存器系统由出渗溶液储存器27和入渗溶液储存器28组成,渗透溶液储存器系统中的入渗溶液储存器28和出渗溶液储存器27均设置有一层防腐防渗的橡胶膜29,入渗溶液储存器28存储有第一种入渗溶液22和第二种入渗溶液26,入渗溶液储存器28外接管路上的第二种入渗溶液入渗控制阀24和第一种入渗溶液入渗控制阀25分别决定入渗溶液为第二种入渗溶液26和第一种入渗溶液22,入渗溶液储存器28顶盖的第二种入渗溶液补充控制阀23保证第二种入渗溶液26在渗透不足时可立即补充,出渗溶液储存器27收集第二种入渗溶液的出渗溶液21和第一种入渗溶液22,试样底端反压供液管30、试样顶端反压供液管31和试样周围压力供液管32中溶液均为第一种入渗溶液22,出渗溶液储存器27收集的第二种入渗溶液的出渗溶液21通过第二种入渗溶液采集控制阀17控制的管路导入到锥形瓶20中,用于化学分析,出渗溶液储存器27外接管路上的第二种入渗溶液收集控制阀18和第一种入渗溶液收集控制阀19分别决定第二种入渗溶液的出渗溶液21和第一种入渗溶液22的收集。
其中,入渗溶液储存器28中的第一种入渗溶液22和第二种入渗溶液26与出渗溶液储存器27中的第二种入渗溶液的出渗溶液21和第一种入渗溶液22均由一层防腐防渗的橡胶膜29隔开,入渗溶液储存器28和出渗溶液储存器27可通过增加防腐防渗的橡胶膜29的数量实现三种及三种以上不同类型溶液的入渗与收集。
供压系统中的空气压缩机39通过试样周围压力供液管32、试样顶端反压供液管31以及试样底端反压供液管30为试样7提供周围压力、顶端反压以及底端反压,空气压缩机39与试样底端反压供液管30之间串接试样底端反压空气调压阀33和试样底端反压数值压力表36,空气压缩机39和试样顶端反压供液管31之间串接试样顶端反压空气调压阀34和试样顶端反压数值压力表37,空气压缩机39与试样周围压力供液管32之间串接试样周围压力空气调压阀35和试样周围压力数值压力表38。
本实施例的柔性壁渗透仪配置有多台,即围压腔室1及渗透溶液储存系统配置有多台,多台柔性壁渗透仪共用同一个试样周围压力供液管32和试样顶端反压供液管31,多台柔性壁渗透仪各连接一个试样底端反压供液管30。
本实施例的可实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪的使用方法包括如下步骤:
(一)开始试验
第一步:拧下围压腔室1的三个拉杆,取出有机玻璃压力室罩,装样;
第二步:在围压腔室1的加压底座4上安装一块浸渍透水石5,在透水石5上面依次铺上滤纸6、试样7和滤纸6,使用承膜筒装上乳胶膜9,用止水橡胶圈10将乳胶膜9固定在加压底座4上,试样7顶部装上透水石5和加压帽8,用套在排水管上的止水橡胶圈10将乳胶膜9和加压帽8固定;
第三步:装上有机玻璃压力室罩和腔室顶盖3,用拉杆固定牢固;
第四步:向围压腔室1注水,转动压力室底部围压管路12的控制阀,连通围压腔室1和供水装置的管路,打开腔室顶盖3上的围压调节管11,启动注水泵,将盛水筒中的水注入压力室,待水位漫过压力室顶部时,关闭水泵电源,转动压力室底部围压管路12的控制阀,使压力室和试样周围压力供液管32相连,关闭围压调节管11;
第五步:在压力室中作用一个较小的周围压力(10~20kPa),打开周围压力的供气阀,旋转试样周围压力空气调压阀35,使周围压力显示达到预定值,施加试样7的周围压力;按周围压力施加的办法,打开第一种入渗溶液入渗控制阀25,利用试样顶端反压供液管31和试样底端反压供液管30在试样上部和下部施加更小的压力,使整个水力系统的水都流动起来,然后打开试样上端排气管路16和试样下端排气管路15的控制阀,排出管线中的可见气泡以及乳胶膜9内试样上部和下部的可见气泡;待可见气泡排除后,关闭试样上端排气管路16和试样下端排气管路15的控制阀;
第六步:调节压力室内初始周围压力,调节试样7顶端、底端反压,给压力室及试样7顶端和底端同时缓慢增加相同幅度的压力,保持此状态一定时间,使试样7达到饱和状态;
第七步:增加试样7底端反压至试验压力值(水力梯度不超过30),以第一种入渗溶液22开始进行渗透试验,记录试样底端反压供液管30和试样顶端反压供液管31的初始读数,开始测试渗透系数;每隔1h测试一次通过试样7的流量,可以从试样底端反压供液管30和试样顶端反压供液管31上的刻度读出,同时记录试样底端反压数值压力表36和试样顶端反压数值压力表37的读数;当符合下列几点规定时,可结束试验:(1)8h内测试的次数不得小于4次;(2)最后连续4次测试中,进口流量与出口流量的比率应该在0.75~1.25之间;(3)最后连续4次测得的流量值不应有明显的上升或下降的趋势;(4)最后连续4次测得的流量值在平均流量值的0.75~1.25倍之间;
第八步:当第一种入渗溶液22渗透满足第七步中试验结束的几点规定时,关闭第一种入渗溶液入渗控制阀25和第一种入渗溶液收集控制阀19,同时打开第二种入渗溶液入渗控制阀24,继续第二种入渗溶液26的渗透试验,直到满足第七步中试验结束的几点规定,结束试验;在第二种入渗溶液26渗透过程中,定期取出渗溶液储存器27中收集的第二种入渗溶液的出渗溶液21进行化学分析,此时还需要满足以下规定,才能结束试验:(1)渗透试样的溶液通量至少为试样孔隙体积的两倍;(2)渗出/进液间达化学平衡状态,即渗出液的电导率、目标离子浓度、pH值等均在渗进液相应参数的±10%范围内,且随时间增长无明显上升或下降趋势;测试完毕后,缓慢旋转试样顶端反压空气调压阀34、试样底端反压空气调压阀33以及试样周围压力空气调压阀35,直至将试样7顶端、底端反压及周围压力调到零;
第九步:转动压力室底端围压管路12的控制阀,使压力室腔体的水注入盛水筒中,打开腔室顶盖3上的围压调节管11,压力室中的水排入容器装置,直至压力室中的水全部进入盛水装置,关闭围压调节管11;
第十步:拧下压力室的拉杆螺母,取下腔室顶盖3和有机玻璃压力室罩,仔细地拆开压力室取出试样7,测量并记录试验结束时试样7的高度和直径。
(二)计算渗透系数
第一步:渗透系数使用达西定律计算,在本试验进行渗透时,试样顶、底端水压相差1kPa,相当于水头差Δh为10cm;
第二步:渗透系数k根据试验方法的不同,选择不同的计算公式,本实施例既可进行常水头试验,也可进行变水头试验;
第三步:标准温度(20℃)下的渗透系数k20可利用渗透系数k通过换算公式得到。
(三)结束试验
第一步:卸样,将乳胶膜洗净,用滑石粉保护,以便下次再用;将入渗溶液储存器中的溶液导入相应的容器保存,清洗所有管路,清洗液用专门的容器收集,由专业收集人员带走处理;
第二步:调整样底端反压供液管、试样顶端反压供液管以及试验周围压力供液管的水位,补充水量,准备下次试验。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中,而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理,不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪,其特征在于:其包括供压系统、若干围压腔室(1)和若干渗透溶液储存器系统,所述渗透溶液储存器系统设置在所述供压系统和所述围压腔室(1)之间;
所述渗透溶液储存器系统由出渗溶液储存器(27)和入渗溶液储存器(28)组成,入渗溶液储存器(28)和出渗溶液储存器(27)均设置有一层防腐防渗的橡胶膜(29),所述入渗溶液储存器(28)存储有第一种入渗溶液(22)和第二种入渗溶液(26),入渗溶液储存器(28)外接管路上的第二种入渗溶液入渗控制阀(24)和第一种入渗溶液入渗控制阀(25)分别决定入渗溶液为第二种入渗溶液(26)和第一种入渗溶液(22),入渗溶液储存器(28)顶盖的第二种入渗溶液补充控制阀(23)保证第二种入渗溶液(26)在渗透不足时补充,所述出渗溶液储存器(27)收集第二种入渗溶液的出渗溶液(21)和第一种入渗溶液(22),试样底端反压供液管(30)、试样顶端反压供液管(31)和试样周围压力供液管(32)中溶液均为第一种入渗溶液(22),所述出渗溶液储存器(27)收集的第二种入渗溶液的出渗溶液(21)通过第二种入渗溶液采集控制阀(17)控制的管路导入到锥形瓶(20)中,用于化学分析,所述出渗溶液储存器(27)外接管路上的第二种入渗溶液收集控制阀(18)和第一种入渗溶液收集控制阀(19)分别决定第二种入渗溶液的出渗溶液(21)和第一种入渗溶液(22)的收集;
所述围压腔室(1)下端设置有腔室底板(2),上端设置有腔室顶盖(3),所述腔室底板(2)与腔室顶盖(3)采用拉杆固定在所述围压腔室(1)上,所述腔室底板(2)上侧自下至上依次设置加压底座(4)、透水石(5)、滤纸(6)、试样(7)和加压帽(8),所述滤纸(6)对称设置在所述试样(7)两侧,所述透水石(5)对称设置在所述滤纸(6)两侧,所述透水石(5)上设置有加压帽(8),所述试样(7)外套乳胶膜(9),乳胶膜(9)两端用止水橡胶圈(10)固定在加压底座(4)和加压帽(8)上,腔室顶盖(3)上设置有围压调节管(11),以便排除腔室内气体,所述围压腔室(1)通过围压管路(12)与试样周围压力供液管(32)直接接通,所述试样(7)下端进水管路(13)通过入渗溶液储存器(28)与试样底端反压供液管(30)接通,试样(7)上端出水管路(14)通过出渗溶液储存器(27)与试样顶端反压供液管(31)接通,试样(7)下端和上端分别连接试样下端排气管路(15)和试样上端排气管路(16);
所述供压系统中的空气压缩机(39)通过试样周围压力供液管(32)、试样顶端反压供液管(31)以及试样底端反压供液管(30)为试样(7)提供周围压力、顶端反压以及底端反压,所述空气压缩机(39)与试样底端反压供液管(30)之间串接试样底端反压空气调压阀(33)和试样底端反压数值压力表(36),所述空气压缩机(39)和试样顶端反压供液管(31)之间串接试样顶端反压空气调压阀(34)和试样顶端反压数值压力表(37),所述空气压缩机(39)与试样周围压力供液管(32)之间串接试样周围压力空气调压阀(35)和试样周围压力数值压力表(38);所述入渗溶液储存器(28)中的第一种入渗溶液(22)和第二种入渗溶液(26)与出渗溶液储存器(27)中的第二种入渗溶液的出渗溶液(21)和第一种入渗溶液(22)均由一层防腐防渗的橡胶膜(29)隔开,通过增加所述入渗溶液储存器(28)和出渗溶液储存器(27)中的防腐防渗的橡胶膜(29)的数量实现三种及三种以上不同类型溶液的入渗与收集;
在入渗溶液储存器和出渗溶液储存器中用防腐防渗的橡胶膜将两种不同类型的溶液分隔开来,又使两种溶液处于同一压力状态下,便于在同一压力状态下测定试样在不同溶液渗透过程中的渗透系数;在进行第二种入渗溶液的渗透试验时,通过试样底端反压供液管压缩第一种入渗溶液的体积,使防腐防渗的橡胶膜发生变形,实现第二种入渗溶液的渗透,同样地,出渗溶液储存器收集到第二种入渗溶液的出渗溶液,会通过防腐防渗的橡胶膜压缩第一种入渗溶液进入试样顶端反压供液管,第一种入渗溶液与第二种入渗溶液的入渗量和出渗量均通过试样底端反压供液管和试样顶端反压供液管上的刻度读出。
2.根据权利要求1所述的实现两种溶液连续渗透的多联柔性壁渗透仪的使用方法,其特征在于:其包括如下步骤:
第一步:安装试样(7),将试样(7)设置在上下两层透水石(5)之间,试样(7)与透水石(5)之间放置滤纸(6),试样(7)外套乳胶膜(9),乳胶膜(9)两端用止水橡胶圈(10)固定在加压底座(4)和加压帽(8)上;
第二步:向围压腔室(1)中注水,排除围压腔室(1)内多余的空气;
第三步:调节试样周围压力空气调压阀(35)、试样顶端反压空气调压阀(34)、试样底端反压空气调压阀(33),排除试样(7)中的气泡;
第四步:同步增加试样(7)的周围压力、底端反压以及顶端反压,完成试样(7)的反压饱和;
第五步:增大试样(7)底端反压至所需水力梯度,开始进行第一种入渗溶液(22)的渗透试验,当满足试验结束规定时,关闭第一种入渗溶液入渗控制阀(25)及第一种入渗溶液收集控制阀(19),打开第二种溶液入渗控制阀(24)及第二种入渗溶液收集控制阀(18),开始进行第二种入渗溶液(26)的渗透试验,直到满足试验结束规定;
第六步:试验结束后,先内后外卸除压力,排出围压腔室(1)中的液体,记录试验结束时试样(7)的直径和高度,计算渗透系数。
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