CN205262921U - 一种用于土柱饱水的模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种用于土柱饱水的模拟装置，包括蓄水装置、抽真空装置和土柱装置，蓄水装置包括底座、螺旋杆、带有刻度的蓄水盒、宝塔接头和三通阀门，螺旋杆垂直固定于底座上，带有刻度的蓄水盒通过后板攻丝后旋至螺旋杆上；抽真空装置包括真空泵和两通阀门；土柱装置包括土柱放置架、硼硅酸盐玻璃柱、带螺母的活塞、25μm聚乙烯滤片、内丝两通接头和外丝两通接头，硼硅酸盐玻璃柱固定于土柱放置架上，土柱设置于硼硅酸盐玻璃柱内，硼硅酸盐玻璃柱的上端与抽真空装置中的两通阀门连接。本实用新型的优点是：该装置可对所需要的土柱进行充分的饱水，并可根据土样的性质灵活的调节真空泵负压程度，还可通过饱和土柱中所需的水量来计算土柱的孔隙度参数。

Description

一种用于土柱饱水的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及研究土柱饱水的装置，特别是一种用于土柱饱水的模拟装置。

背景技术

目前，纳米颗粒在地下水环境中的迁移转化的研究日趋火热。大多数学者通过柱试验的方法来研究纳米颗粒在多孔介质中迁移规律。为了准确的刻画纳米颗粒在多孔介质中的行为，研究在饱水条件下的迁移行为是其中的一个方面。目前约80％以上的研究都是通过研究饱和条件下的纳米颗粒的迁移。但是在试验过程中如何让填装多孔介质的土柱进行饱水是进行饱水试验的基础。目前通常是将土柱中通入CO₂气体，通过连续通入CO₂气体1-2小时使得土柱内的空气被CO₂气体都驱替出土柱后通过注射器从土柱下端进行饱水，以致土柱被完全饱水。但是如何把握CO₂气体完全将空气排尽(不同尺寸的土柱，不同的CO₂的流量，多孔介质的性质都会影响排出空气)是需要注意的问题。如果未被排空那么对实验研究就会造成很大的影响，导致实验出现很大的误差甚至是错误。综上所述，为了提高实验精度就需要选择一个合适的饱水装置。一种可便于土柱饱水的装置考虑采用负压来进行饱水，可以使多孔介质中空气被水排出从而达到充分饱水的目的。

发明内容

本实用新型的目的在于针对传统方法存在无法充分饱水的问题，提供一种用于土柱饱水的模拟装置，该装置可以通过设置真空泵的抽气流量大小来调节饱水装置内的负压，非常方便地为用野外采集的土壤填充的扰动土土柱或者原状土柱等进行饱水。

本实用新型的技术方案：

一种用于土柱饱水的模拟装置，包括蓄水装置、抽真空装置和土柱装置，蓄水装置包括底座、螺旋杆、带有刻度的蓄水盒、宝塔接头和三通阀门，螺旋杆垂直固定于底座上，带有刻度的蓄水盒通过后板攻丝后旋至螺旋杆上，在带有刻度的蓄水盒下部设有宝塔式接头，宝塔式接头的下端通过硅胶管与三通阀门的一端连接；抽真空装置包括真空泵和两通阀门，真空泵的抽气孔与两通阀门的一端通过硅胶管连接；土柱装置包括土柱放置架、硼硅酸盐玻璃柱、带螺母的活塞、25μm聚乙烯滤片、内丝两通接头和外丝两通接头，硼硅酸盐玻璃柱固定于土柱放置架上，土柱设置于硼硅酸盐玻璃柱内，土柱是将土样填满硼硅酸盐玻璃柱并在土样的上下两端分别设置一个25μm聚乙烯滤片，硼硅酸盐玻璃柱的上端与抽真空装置中的两通阀门连接，带螺母的活塞通过旋进硼硅酸盐玻璃柱中然后将螺母拧紧至玻璃柱顶端的螺纹上固定，带螺母的活塞下端通过内丝两通接头、硅胶管和外丝两通接头与蓄水装置中的三通阀门连接。

本实用新型的优点是：该柱装置可以对所需要的土柱进行充分的饱水，可以根据土样的性质灵活的调节真空泵负压程度，例如渗透性很差的粘土可以调节至大负压条件下进行饱水，还可以通过饱和土柱中所需的水量来计算土柱的孔隙度参数。

附图说明

图1为该模拟装置结构示意图。

图2为该模拟装置中土柱装置部分放大示意图。

图中：1.底座，2.螺旋杆，3.带有刻度的蓄水盒，4.硅胶管，5.宝塔式接头，6.两通阀门，7.三通阀门，8.外丝两通接头，9.内丝两通接头，10.带螺母的活塞，11.硼硅酸盐玻璃柱，12.真空泵，13.25μm聚乙烯滤片.14土柱放置架，15.土柱。

具体实施方式

实施例：

一种用于土柱饱水的模拟装置，包括蓄水装置、抽真空装置和土柱装置，蓄水装置包括底座1、螺旋杆2、带有刻度的蓄水盒3、宝塔接头5和三通阀门7，螺旋杆2垂直固定于底座1上，带有刻度的蓄水盒3通过后板攻丝后旋至螺旋杆2上，在带有刻度的蓄水盒3下部设有宝塔式接头5，宝塔式接头5的下端通过硅胶管4与三通阀门7的一端连接；抽真空装置包括真空泵12和两通阀门6，真空泵12的抽气孔与两通阀门6的一端通过硅胶管4连接；土柱装置包括土柱放置架14、硼硅酸盐玻璃柱11、带螺母的活塞10、25μm聚乙烯滤片13、内丝两通接头9和外丝两通接头8，硼硅酸盐玻璃柱11固定于土柱放置架14上，土柱15设置于硼硅酸盐玻璃柱11内，土柱15是将土样填满硼硅酸盐玻璃柱11并在土样的上下两端分别设置一个25μm聚乙烯滤片13，硼硅酸盐玻璃柱11的上端与抽真空装置中的两通阀门6连接，带螺母的活塞10通过旋进硼硅酸盐玻璃柱11中然后将螺母拧紧至玻璃柱顶端的螺纹上固定，带螺母的活塞10下端通过内丝两通接头9、硅胶管4和外丝两通接头8与蓄水装置中的三通阀门7连接。

本实用新型的工作机理：

本装置考虑了负压条件下对土柱饱水有着积极的影响，其具体工作原理如下：通过真空泵在土柱的一端进行抽真空处理使得在装置中呈现出负压的状态，然后将蓄水盒中的水缓慢压入需要饱和的土柱中，直到完全饱和。通过读出蓄水盒中流入土柱中的水的体积和计算出土柱的体积后，前者与后者相比便可得到土柱的孔隙度参数。

该模拟装置进行检测的具体步骤如下：

1)检测装置的密封

将装置各个部分连接好后，将下游的两通阀门关闭，将蓄水盒子中装满水观察查看装置有无渗漏现象。

2)安装土柱

硼硅酸盐玻璃柱中装填的多孔介质为将野外取得的土样为经过烘干、碾碎成粉末、过筛，或者原状土样。若为需要研究扰动土则将多孔介质一层一层的加入下端已经安置好带螺母的活塞的硼硅酸盐玻璃柱中，每加一层压实后在加下一层，直至装填好整个硼硅酸盐玻璃柱。待填装满后上端也放置一个25μm聚乙烯滤片，并将带螺母的活塞旋进硼硅酸盐玻璃柱中然后将螺母拧紧至玻璃柱顶端的螺纹上固定并竖直放置于土柱放置架上。将活塞的两端通过内丝两通接头与两通阀门相连接，记录下柱子中多孔介质的长度H₁。(可以根据实验的需要饱和不同尺寸的土柱，但是只要满足活塞与内丝接口的尺寸保持一直即可)

3)土柱饱水

将蓄水盒中装满水。设置三通阀门开关，将通往土柱方向的阀门关上让水从三通阀门的另一个端口流出，待硅胶管中的空气排尽后关上流出端口的阀门。保持通往土柱方向的阀门关闭，记录下此时蓄水盒中液面的位置H₂。将下游中的两通阀门打开，打开真空泵开始抽取装置内的空气，通过真空泵的表头来读取装置内的负压情况，待真空泵表头的读数稳定后，打开三通阀门中的通往土柱方向的阀门，让蓄水盒中的水缓慢流进土柱中，待土柱完全饱水后停止真空泵，关闭三通阀门和两通阀门。记录此时蓄水盒中的液面位置H₃。如需对饱和的土柱进行下一步研究则可以将土柱和阀门一同卸下连接到研究的装置中进行研究。

4)孔隙度计算

带有刻度的蓄水盒的截面面积是固定已知的S₁，那么可以算出水的体积V＝S₁*︱H₃-H₂︱。土柱的截面面积是固定已知的S₂，那么可以算出柱的体积V＝S₂*H₁。孔隙度可以通过水的体积比上柱的体积得出。

Claims (1)

1.一种用于土柱饱水的模拟装置，其特征在于：包括蓄水装置、抽真空装置和土柱装置，蓄水装置包括底座、螺旋杆、带有刻度的蓄水盒、宝塔接头和三通阀门，螺旋杆垂直固定于底座上，带有刻度的蓄水盒通过后板攻丝后旋至螺旋杆上，在带有刻度的蓄水盒下部设有宝塔式接头，宝塔式接头的下端通过硅胶管与三通阀门的一端连接；抽真空装置包括真空泵和两通阀门，真空泵的抽气孔与两通阀门的一端通过硅胶管连接；土柱装置包括土柱放置架、硼硅酸盐玻璃柱、带螺母的活塞、25μm聚乙烯滤片、内丝两通接头和外丝两通接头，硼硅酸盐玻璃柱固定于土柱放置架上，土柱设置于硼硅酸盐玻璃柱内，土柱是将土样填满硼硅酸盐玻璃柱并在土样的上下两端分别设置一个25μm聚乙烯滤片，硼硅酸盐玻璃柱的上端与抽真空装置中的两通阀门连接，带螺母的活塞通过旋进硼硅酸盐玻璃柱中然后将螺母拧紧至玻璃柱顶端的螺纹上固定，带螺母的活塞下端通过内丝两通接头、硅胶管和外丝两通接头与蓄水装置中的三通阀门连接。