CN111504793B - 受污染土体饱和与非饱和强度测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，包括试样柱、气相吸力控制模块、膜吸力控制模块和加载模块，试样柱中设置试样土体，两端分别设置有一透水石，试样柱设置在一支撑结构上，通过支撑结构夹紧固定，气相吸力控制模块通过气相法控制试样土体的吸力，膜吸力控制模块通过半透膜控制试样土体的吸力，加载模块能向试样柱加载压力。本发明实现了实际污染场地的高度还原、吸力的有效控制及受污染土体饱和/非饱和强度参数及形变特征变化规律全过程的测定和记录，在工业污染场地中污染土体强度试验研究中具有较大的应用价值。

Description

受污染土体饱和与非饱和强度测定装置及方法

技术领域

本发明涉及地质工程及岩土工程技术领域，特别涉及一种基于受污染土体的饱和/非饱和强度参数测定装置以及测定方法。

背景技术

近年来，随着我国城市建设的扩张及产业布局的调整，城市中心区高污染、高能耗企业，例如机械制造、化工冶炼、有色开采等都实施了企业搬迁，由于这些企业设备陈旧、工业排放技术不完善，导致大量重金属等污染物进入了地下水土，严重影响了周边生态环境，对人类身体健康及社会可持续发展构成了严重的威胁。因此，如何对重金属污染土体进行经济高效地处理和控制是亟待解决的环境问题，也是当前社会各界所关注的热点。

土体受重金属污染后不仅影响环境安全和人民身体健康，且其理化、工程特性也会随之发生变化，被重金属污染后土体的孔隙比和压缩性增大，且出现表面粗糙、裂隙面扩延、局部空穴等现象，土体强度降低、承载力下降等问题。目前，由于研究手段的限制，关于受污染土体强度特性的研究仅局限于饱和土体，对于非饱和土体有关的强度性质，常借助传统土力学的有效应力原理进行研究。然而，随着研究的逐渐深入，许多学者发现对于污染土体，这种简化将造成理论研究的缺陷与失误。例如，实际工程中，由于吸力对重金属污染土的强度与变形性能影响明显，在重金属污染土的处理设计中，如果单纯按照污染土的某一状态进行强度设计，则有可能将强度参数估计过高，增加处置物的安全风险；过低又将造成处置材料的浪费。由此可见，及时准确地测量和控制基质吸力随外界环境条件的变化对于判别非饱和污染土体的工程、力学状态，以及研究非饱和污染土体的渗流、吸附等特性也具有极其重要的理论意义。重金属污染场地处理处置过程中，强度特性是重金属污染土体资源化处理利用的主要参数之一，同时也与重金属扩散与溶出特性密切相关，是评价污染土体环境安全特性的关键参数之一。但现有技术中，对探索实际污染场地中饱和土体和非饱和土体的强度参数仍十分困难。为深入剖析污染场地中饱和/非饱和土体的强度参数，完善重金属污染的治理系统，需更加依赖室内试验所获得的强度特征参数，用以描述污染土体力学特性随重金属污染物在时空上的变化规律。在实际污染场地中，及时获取污染土体的强度参数变化规律，可以客观反应污染区域土体对污染物的吸附容量和阻滞能力，呈现受污染土体的力学特性变化规律。

目前，针对受污染土体强度参数的研究常聚焦于单一环境条件下饱和土体强度参数方面的研究。总体来讲，当前的研究仍存在以下问题：

试验因素的复杂性方面。实际工程环境中，污染土体所处的工况极为复杂，往往受到诸如水压、土压及化学溶液等因素耦合条件下的共同影响。单一因素控制条件下的室内试验除了不能及时反映实际情况外还不利于准确获取污染土体力学性能相关参数，严重阻碍了污染土体修复治理的研究。

试验环境的真实性(模拟)方面。常规的污染土体强度试验无法实时反应土体强度变化的全过程，并且不能记录土体与外力相互作用时力学特性、变形特性的参数演化规律。

试验中污染土饱和/非饱和强度参数的测定。实际污染场地中，饱和度对土体强度性能和变形参数有较大影响，且污染场地中非饱和土广泛分布。若想进一步探索污染土治理研究，则需准确获得饱和/非饱和土体的力学参数。但针对实际场地中污染土强度与变形参数的研究却较为少见，传统的测试方法更是难于实现。

试验中吸力的控制。实际工程环境中，吸力是决定非饱和土体特性的重要参数之一，它的变化直接影响非饱和土体的抗压强度、抗剪强度及形变特征等力学参数。常规吸力控制系统无法全面考虑土体吸力控制范围，且量测土体吸力时所需周期较长。

上述原因导致了传统研究方法不能揭示复杂工况下污染土体的力学特性，阻碍了相应工程处治方法的提出。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种受污染土体饱和与非饱和强度参数的测定装置以及测定方法，以解决传统试验装置无法实现的多因素耦合条件下受污染土体强度参数变化过程的监测，并能实时监测污染土体的形变参数演化规律。

为了达到上述目的，本发明提供了一种受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，包括试样柱、气相吸力控制模块、膜吸力控制模块和加载模块，所述试样柱中设置试样土体，两端分别设置有一透水石，所述试样柱设置在一支撑结构上，通过所述支撑结构夹紧固定，所述气相吸力控制模块与所述试样柱的两端连通，通过气相法控制所述试样土体的吸力，所述膜吸力控制模块与所述试样土体的底端连通，通过半透膜控制所述试样土体的吸力，所述加载模块与所述试样柱的一端相对应，能向所述试样柱加载压力。

其中，所述试样柱为圆筒形结构，竖直安装在所述支撑结构上，所述支撑结构包括设置在地面上的底座，所述底座上固定安装有多根竖直的螺柱，所述螺柱上设置有一圆盘形的活塞，所述活塞活动套设在全部所述螺柱上，所述活塞的底端与所述试样柱顶端挤压接触；每根所述螺柱上均螺旋套设有一螺帽，所述螺帽的下表面与所述活塞的上表面接触。

其中，所述试样柱的顶端与所述活塞接触的缝隙位置、所述试样柱的底端与所述底座接触的缝隙位置还分别设置有一密封圈。

其中，所述活塞上设置有一加载通孔和多个安装管道的通孔，所述底座上同样设置有多个所述通孔，所述气相吸力控制模块通过第一通气管与所述试样柱的顶端连通，所述试样柱的顶端与底端通过第二通气管连通，所述膜吸力控制模块通过第一通液管与所述试样柱底端连通，通过第二通液管与所述第二通气管的底端连通。

其中，所述气相吸力控制模块主要由气源和气泵组成，所述第一通气管连通所述气源与所述试样柱的顶端，所述气泵设置在所述第一通气管上；所述膜吸力控制模块主要由化学溶液瓶、蠕动泵和所述半透膜组成，所述半透膜为PEG膜，所述PEG膜可选择性地设置在所述试样柱底端的透水石下表面，所述第一通液管的一端与所述化学溶液瓶连通，另一端与所述试样柱底端连通，所述蠕动泵设置在所述第一通液管上，所述第二通液管的一端与所述化学溶液瓶连通，另一端与所述第二通气管的底端连通。

其中，所述第一通气管、所述第二通气管与所述试样柱顶端的连接处分别设置有一开关，所述第一通液管与所述试样柱底端的连接处设置有一所述开关，所述第二通气管的、与所述第二通液管连接点的两侧管段内分别设置有一所述开关。

其中，所述加载模块包括架设在所述试样柱上方的加载架，所述加载架上设置有一竖直的加载柱，所述加载柱与所述加载通孔相对应，所述加载柱的顶端与一弹性体连接，所述加载架的两侧均设置有刻度条，所述加载柱上设置有压力传感器，所述压力传感器与一可视化的压力控制器连接。

其中，所述试样柱由两个半筒组成，所述半筒通过折页铰接，所述试样柱上还设置有箍紧件和密封条，所述箍筋件设置在两个所述半筒中部，所述密封条贴合在两个所述半筒相接的缝隙处。

本发明还提供了一种受污染土体饱和与非饱和强度测定方法，包括：

步骤一、将试样土体、透水石装入试样柱中，再将PEG膜安装在试样柱底端的透水石下表面，或者不装PEG膜，利用箍紧件和密封条箍紧试样柱且密封接口处，将试样柱竖立安装在支撑结构上，拧紧螺帽使底座和活塞夹紧固定试样柱，将气相吸力控制模块以及膜吸力控制模块安装，使第一通气管与试样柱顶端连通，第二通气管将试样柱的顶端和底端连通，第一通液管与试样柱底端连通，第二通液管接通第二通气管底端；

步骤二、打开第一通液管、第二通气管靠近试样柱底端的开关，接通化学溶液瓶与蠕动泵，向试样土体泵送化学溶液，使化学溶液均匀渗入试样土体，直至试样土体饱和，从试样柱顶端的透水石以及通气管中能观测到渗出液；

或者，开启气源、气泵和蠕动泵，化学溶液瓶中装有饱和盐溶液，打开全部开关，调节试样土体与气体的相通性，使试样土体处于自然状态下，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，试样达到吸力平衡时，基于开尔文公式

(其中p是实际的蒸气压，p₀是饱和蒸气压，γ是表面张力，V_m是液体的摩尔体积，R是通用气体常数，r是液滴的半径，T是温度)得到不同饱和盐溶液对应的吸力，最后得出试样土体对应的吸力值，以此来绘制试样土体的土-水特征曲线；

或者，打开第一通液管、第二通气管靠近试样柱底端的开关，化学溶液瓶中装有大分子的PEG溶液，接通化学溶液瓶与蠕动泵，向试样土体泵送溶液，直至试样土体中的吸力与PEG溶液的吸力达到平衡，此时PEG溶液所对应的吸力即对应为此时试样土体中的吸力值，以此来绘制试样土体的土-水特征曲线；

或者，开启气源、气泵和蠕动泵、化学溶液瓶中装有大分子的PEG溶液，打开全部开关，观察试样土体在气相法和PEG膜法的有机结合下的吸力变化，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，最后测定试样土体吸力参数，由此来绘制试样土体整个吸力范围内的土-水特征曲线；

步骤三、关闭对应的设备和开关，拆除箍紧件，安装加载模块，对试样土体顶端加压、进行无侧限抗压强度试验，得到试样土体饱和/非饱和强度参数及形变特征，通过试验获得的强度参数和形变特征，可以及时反馈饱和/非饱和污染土体力学特性的演化规律；

步骤四、采集试样土体和化学溶液，进行后续辅助试验分析。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明实现了实际污染场地的高度还原、吸力的有效控制及受污染土体饱和/非饱和强度参数及形变特征变化规律全过程的测定和记录，具有及时性、全面性、精度高、考虑实际环境因素多等优点，在工业污染场地中污染土体强度试验研究中具有较大的应用价值；

本发明考虑了化学溶液和吸力等多因素耦合作用下，实际污染场地中饱和/非饱和土体的强度及变形等力学特性，提高了试验精度，也有利于建立受污染土体力学模型；通过对受污染土体强度、变形等参数的记录和监测，可以准确获取土体与污染物相互作用的相关参数；通过对饱和/非饱和土体及渗出溶液收集取样，进行后续辅助试验分析，研究物质相变转化过程，另外还实现了污染物的流速和土体饱和度的控制，更符合对实际污染场地的模拟；

本发明采用了PEG膜进行试样土体的吸力控制，吸力控制过程中试样土体的气压一直等于大气压；此外，气相法吸力控制则可以保证溶液的循环交换，以及对溶液与试样之间的水量交换实行更为精确的控制，同时其控制系统使用方便，安全性高，两者都高度还原了实际污染场地环境；本发明的PEG膜吸力控制(小于2MPa)和气相法吸力控制(4.2～309MPa)有机结合，可以完成整个吸力范围内受污染土体土-水特征曲线的量测。

附图说明

图1为本发明的装置结构和连接示意图；

图2为本发明的加载模块加载示意图；

图3为本发明的试样柱安装示意图。

【附图标记说明】

1-试样柱；2-气相吸力控制模块；3-膜吸力控制模块；4-加载模块；5-试样土体；6-透水石；7-底座；8-螺柱；9-活塞；10-螺帽；11-密封圈；12-加载通孔；13-第一通气管；14-第二通气管；15-第一通液管；16-第二通液管；17-气源；18-气泵；19-化学溶液瓶；20-蠕动泵；21-PEG膜；22-加载架；23-加载柱；24-弹性体；25-刻度条；26-压力控制器；27-半筒；28-折页；29-箍紧件；30-密封条；A-E:开关。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

如图1-图3所示，本发明的实施例1提供了一种受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，包括试样柱1、气相吸力控制模块2、膜吸力控制模块3和加载模块4。其中试样柱1为圆筒形结构，试样土体5设置在试样柱中，在试样柱1顶端和底端均设置有一透水石6，透水石6可透过溶液，而阻止土体颗粒通过。

试验时试样柱1竖直安装在一支撑结构上，支撑结构包括设置在地面上的底座7，底座7上固定安装多根竖直的螺柱8，螺柱8上共同设置一圆盘型的活塞9，螺柱8穿过活塞9上开设的、相对应的安装通孔，活塞9的底端与试样柱1顶端接触并向下挤压，通过活塞9和底座7将试样柱1两端夹紧。为确保试样柱1安装稳固，在螺柱8上套设有螺帽10，螺帽10的下表面与活塞9上表面接触，从而拧紧螺帽10产生的螺纹力形成试样柱1的夹紧力，确保试样柱1试验时的稳固状态。

由于透水石6可以渗透液体，为防止液体外漏，在试样柱1的顶端与活塞9接触的缝隙位置、底端与底座7接触的缝隙位置均设置有一密封圈11，以提高密封效果，防止液体外漏出装置。

其中，活塞9的中部开设有一加载用的加载通孔12，相对于加载通孔12靠外的位置设置有安装管道的通孔，而在底座7上同样设置有安装管道的通孔。气相吸力控制模块2通过第一通气管13与试样柱1的顶端连通，试样柱1的顶端与底端通过第二通气管14连通，膜吸力控制模块3通过第一通液管15与试样柱1底端连通，通过第二通液管16与第二通气管14的底端连通。

气相吸力控制模块2包括一气源17和一气泵18，气源17提供空气，由设置在第一通气管13上的气泵18按一定压强泵送至试样柱1的顶端。膜吸力控制模块3包括一化学溶液瓶19和一蠕动泵20，第一通液管15的一端与化学溶液瓶19连通，另一端与试样柱1底端连通，而第二通液管16的一端与化学溶液瓶19连通，另一端与第二通气管16的底端连通。设置在第一通液管15上的蠕动泵20能将化学溶液由第一通液管15泵送至试样柱1底端，维持试验过程中化学溶液流速的稳定，使化学溶液均匀渗入试样土体5。

其中，第一通气管13、第二通气管14与试样柱1顶端的连接处分别设置开关A和开关B，第一通液管15与试样柱1底端的连接处设置开关C，第二通气管14的底端还设置有开关D和开关E，开关D位于第二通气管14与第二通液管16连接点靠近试样柱1底端的管段内，开关E位于另一侧管段内。

另外，膜吸力控制模块3还包括PEG膜21，PEG膜21可选择性地设置在试样柱1底端的透水石6下表面。当进行膜吸力控制试验时，化学溶液瓶内的化学溶液替换为大分子的PEG(聚乙二醇)溶液，鉴于PEG膜21的孔比较小，水分子可以通过，而大分子量的PEG溶质分子无法通过。当试样土体5中吸力与PEG溶液不同时，在吸力差的作用下，水分子将在PEG膜21与试样土体5之间流动，直至试样土体5中的吸力与PEG溶液的吸力达到平衡。因此，实际上PEG溶液的浓度决定了试样土体5中的吸力大小，且吸力平衡时PEG溶液所对应的吸力即为此时试样土体中的吸力值。

加载模块4包括架设在试样柱1上方的加载架22，在加载架22上设置有一竖直的加载柱23，其横截面与活塞9中部的加载通孔12相对应，加载柱23的顶端与一弹性体24连接，通过弹性体24顶端的加载气缸驱动而下移，施加弹性的加载力至试样柱1顶端的透水石6上，最终对试样土体5加载压力。

其中，加载架22的两侧均设置有刻度条25，通过刻度条25可以读出试样土体5加载后的变形量。另外，加载柱23上还设置有压力传感器，以检测加载柱23上的压应力，并反馈至可视化的压力控制器26上，从而测定试样土体5的强度参数和形变特征。

作为本实施例的优选实施方式，试样柱1由两个半筒27组成，通过折页28铰接，可以方便地打开\闭合。试验时先将试样土体5装入打开的试样柱1中，再将试样柱1闭合并在两端装上透水石6、PEG膜21、密封圈11等，然后在试样柱1的中部安装箍紧件29，使两个半筒27紧密闭合，最后通过密封条30将两个半筒27连接的缝隙贴紧密封，即完成试样柱1的组装过程。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种污染土体饱和强度测定方法，包括：

步骤一，装置组装，将试样土样5、透水石6等装入试样柱1中，利用箍紧件29和密封条30箍紧试样柱1且密封接口处，保证试验装置的密封性。将试样柱1竖立安装在支撑结构上，拧紧螺帽10使底座7和活塞9夹紧固定试样柱1。最后将气相吸力控制模块2以及膜吸力控制模块3安装(不安装PEG膜21)，同时使第一通气管13与试样柱1顶端连通，第二通气管14将试样柱1的顶端和底端连通，第一通液管15与试样柱1底端连通，第二通液管16接通第二通气管14底端。

步骤二，试样饱和阶段，打开开关D，接通化学溶液瓶19与蠕动泵20，向试样土体5泵送化学溶液，利用蠕动泵20维持试验过程中化学溶液流速的稳定，使化学溶液均匀渗入试样土体5，直至试样土体5饱和，从试样柱1顶端的透水石6以及通气管中能观测到渗出液。

步骤三，关闭蠕动泵20和开关D，拆除箍紧件29，如图2所示地安装加载模块4，由加载气缸驱动加载柱23对试样柱1顶端加压，进行无侧限抗压强度试验，得到试样土体5饱和强度参数及形变特征。

步骤四，采集试样土体5和化学溶液，进行后续辅助试验分析(如压汞试验、ESEM试验、密度测试和XRD矿物成分分析、XRF元素分析、ICP电感耦合等离子体光谱仪分析试验等)。

实施例3：

本发明的实施例3提供了一种污染土体非饱和强度测定方法，其中采用了气相法控制试样土体吸力，进行非饱和强度测定，具体包括：

步骤一为装置组装，和实施例2的步骤一相同。

步骤二包括气相法吸力控制的过程，具体为：开启气源17、气泵18和蠕动泵20、化学溶液瓶中装有饱和盐溶液，打开开关A-E，调节试样土体5与气体的相通性，让水的迁移交换通过蒸汽来完成，使试样土体5处于自然状态下，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，试样达到吸力平衡时，基于开尔文公式

(其中p是实际的蒸气压，p₀是饱和蒸气压，γ是表面张力，V_m是液体的摩尔体积，R是通用气体常数，r是液滴的半径，T是温度)得到不同饱和盐溶液对应的吸力，最后得出试样土体对应的吸力值，以此来绘制试样土体5的土-水特征曲线。

步骤三、关闭气源17、气泵18、蠕动泵20以及开关A-E，拆除箍紧件29，安装加载模块4，由加载气缸驱动加载柱23对试样土体5顶端加压，进行无侧限抗压强度试验，得到试样土体5非饱和强度参数及形变特征。通过试验获得的强度参数和形变特征，可以及时反馈非饱和污染土体力学特性的演化规律。

步骤四和实施例2的步骤四相同。

实施例4：

本发明的实施例4提供了另一种污染土体非饱和强度测定方法，其中采用了PEG膜法控制试样土体吸力，进行非饱和强度测定，具体包括：

步骤一、装置组装，将试样土样5、透水石6等装入试样柱1中，再将PEG膜21安装在试样柱1底端的透水石6下表面，利用箍紧件29和密封条30箍紧试样柱1且密封接口处，保证装置的密封性。将试样柱1竖立安装在支撑结构上，拧紧螺帽10使底座7和活塞9夹紧固定试样柱1。最后将气相吸力控制模块2以及膜吸力控制模块3安装，同时使第一通气管13与试样柱1顶端连通，第二通气管14将试样柱1的顶端和底端连通，第一通液管15与试样柱1底端连通，第二通液管16接通第二通气管14底端。

步骤二、打开蠕动泵20、开关D，化学溶液瓶19中装有大分子的PEG(聚乙二醇)溶液，接通化学溶液瓶19与蠕动泵20，向试样土体5泵送溶液。鉴于PEG膜21的孔小，使得水分子可以通过，而大分子量的PEG溶质分子无法通过。当试样土体5中吸力与PEG溶液不同时，在吸力差的作用下，水分子将在PEG膜21与试样土体5之间流动，直至试样土体5中的吸力与PEG溶液的吸力达到平衡。因此，PEG溶液的浓度决定了试样土体5中的吸力大小，且吸力平衡时PEG溶液所对应的吸力即对应为此时试样土体5中的吸力值，以此来绘制试样土体5的土-水特征曲线。

步骤三、关闭蠕动泵20、开关D，拆除箍紧件29，安装加载模块4，由加载气缸驱动加载柱23对试样土体5顶端加压，进行无侧限抗压强度试验，得到试样土体5非饱和强度参数及形变特征。通过试验获得的强度参数和形变特征，可以及时反馈非饱和污染土体力学特性的演化规律。

步骤四与实施例3的步骤4相同。

实施例5：

本发明的实施例5提供了一种污染土体非饱和强度测定方法，主要通过气相法和PEG膜法相结合的方式完成非饱和强度测定，具体包括：

步骤一和实施例4的步骤一相同。

步骤二，开启气源17、气泵18和蠕动泵20，化学溶液瓶19中装有大分子的PEG溶液，打开开关A-E，观察试样土体5在气相法和PEG膜法的有机结合下的吸力变化，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，最后测定试样土体吸力参数。两者的结合可以更加精确地控制试样土体5吸力以便得到测定所需非饱和试样土体5，同时可由此来绘制试样土体5整个吸力范围内的土-水特征曲线。

步骤三和步骤四与实施例3相同。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，包括试样柱、气相吸力控制模块、膜吸力控制模块和加载模块，所述试样柱中设置试样土体，两端分别设置有一透水石，所述试样柱设置在一支撑结构上，通过所述支撑结构夹紧固定，所述气相吸力控制模块与所述试样柱的两端连通，通过气相法控制所述试样土体的吸力，所述膜吸力控制模块与所述试样土体的底端连通，通过半透膜控制所述试样土体的吸力，所述加载模块与所述试样柱的一端相对应，能向所述试样柱加载压力；

所述气相吸力控制模块通过第一通气管与所述试样柱的顶端连通，所述试样柱的顶端与底端通过第二通气管连通，所述膜吸力控制模块通过第一通液管与所述试样柱底端连通，通过第二通液管与所述第二通气管的底端连通；

所述气相吸力控制模块主要由气源和气泵组成，所述第一通气管连通所述气源与所述试样柱的顶端，所述气泵设置在所述第一通气管上；

所述膜吸力控制模块主要由化学溶液瓶、蠕动泵和半透膜组成，所述半透膜为PEG膜，所述PEG膜设置在所述试样柱底端的透水石下表面，所述第一通液管的一端与所述化学溶液瓶连通，另一端与所述试样柱底端连通，所述蠕动泵设置在所述第一通液管上，所述第二通液管的一端与所述化学溶液瓶连通，另一端与所述第二通气管的底端连通；

所述试样柱由两个半筒组成，所述半筒通过折页铰接，所述试样柱上还设置有箍紧件和密封条，所述箍紧件设置在两个所述半筒中部，所述密封条贴合在两个所述半筒相接的缝隙处。

2.根据权利要求1所述的受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，所述试样柱为圆筒形结构，竖直安装在所述支撑结构上，所述支撑结构包括设置在地面上的底座，所述底座上固定安装有多根竖直的螺柱，所述螺柱上设置有一圆盘形的活塞，所述活塞活动套设在全部所述螺柱上，所述活塞的底端与所述试样柱顶端挤压接触；每根所述螺柱上均螺旋套设有一螺帽，所述螺帽的下表面与所述活塞的上表面接触。

3.根据权利要求2所述的受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，所述试样柱的顶端与所述活塞接触的缝隙位置、所述试样柱的底端与所述底座接触的缝隙位置还分别设置有一密封圈。

4.根据权利要求2所述的受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，所述活塞上设置有一加载通孔和多个安装管道的通孔，所述底座上同样设置有多个所述通孔。

5.根据权利要求1所述的受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，所述第一通气管、所述第二通气管与所述试样柱顶端的连接处分别设置有一开关，所述第一通液管与所述试样柱底端的连接处设置有一所述开关，所述第二通气管的、与所述第二通液管连接点的两侧管段内分别设置有一所述开关。

6.根据权利要求4所述的受污染土体饱和与非饱和强度测定装置，其特征在于，所述加载模块包括架设在所述试样柱上方的加载架，所述加载架上设置有一竖直的加载柱，所述加载柱与所述加载通孔相对应，所述加载柱的顶端与一弹性体连接，所述加载架的两侧均设置有刻度条，所述加载柱上设置有压力传感器，所述压力传感器与一可视化的压力控制器连接。

7.一种受污染土体饱和与非饱和强度测定方法，采用如权利要求1-6任意一项所述的装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将试样土体、透水石装入试样柱中，再将PEG膜安装在试样柱底端的透水石下表面，或者不装PEG膜，利用箍紧件和密封条箍紧试样柱且密封接口处，将试样柱竖直安装在支撑结构上，拧紧螺帽使底座和活塞夹紧固定试样柱，将气相吸力控制模块以及膜吸力控制模块安装，使第一通气管与试样柱顶端连通，第二通气管将试样柱的顶端和底端连通，第一通液管与试样柱底端连通，第二通液管接通第二通气管底端；

步骤二、打开第一通液管、第二通气管靠近试样柱底端的开关，接通化学溶液瓶与蠕动泵，向试样土体泵送化学溶液，使化学溶液均匀渗入试样土体，直至试样土体饱和，从试样柱顶端的透水石以及通气管中能观测到渗出液；

或者，开启气源、气泵和蠕动泵、化学溶液瓶中装有饱和盐溶液，打开全部开关，调节试样土体与气体的相通性，使试样土体处于自然状态下，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，试样达到吸力平衡时，基于开尔文公式得到不同饱和盐溶液对应的吸力，最后得出试样土体对应的吸力值，以此来绘制试样土体的土-水特征曲线；

或者，打开第一通液管、第二通气管靠近试样柱底端的开关，化学溶液瓶中装有大分子的PEG溶液，接通化学溶液瓶与蠕动泵，向试样土体泵送溶液，直至试样土体中的吸力与PEG溶液的吸力达到平衡，此时PEG溶液所对应的吸力即对应为此时试样土体中的吸力值，以此来绘制试样土体的土-水特征曲线；

或者，开启气源、气泵和蠕动泵、化学溶液瓶中装有大分子的PEG溶液，打开全部开关，观察试样土体在气相法和PEG膜法的有机结合下的吸力变化，模拟受污染土体非饱和状态下的吸力变化过程，最后测定试样土体吸力参数，由此来绘制试样土体整个吸力范围内的土-水特征曲线；

步骤三、关闭对应的设备和开关，拆除箍紧件，安装加载模块，对试样土体顶端加压、进行无侧限抗压强度试验，得到试样土体饱和/非饱和强度参数及形变特征，通过试验获得的强度参数和形变特征，可以及时反馈饱和/非饱和污染土体力学特性的演化规律；

步骤四、采集试样土体和化学溶液，进行后续辅助试验分析。

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