CN217717401U - 一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 - Google Patents
一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217717401U CN217717401U CN202221651768.1U CN202221651768U CN217717401U CN 217717401 U CN217717401 U CN 217717401U CN 202221651768 U CN202221651768 U CN 202221651768U CN 217717401 U CN217717401 U CN 217717401U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- test
- diffusion
- soil
- acquisition unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本实用新型提出了一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，该试验装置设置有采集单元和分子扩散单元；所述采集单元由电脑、数据采集器和三参数传感器组成；所述分子扩散单元包括试验槽和隔水板。该试验装置结构简单，试验操作简单，该试验装置够创造一个存在明显浓度梯度差界面的孔隙液流速为0的稳定渗流场，其内仅发生分子扩散过程，用于研究饱水土内溶质分子扩散规律。通过在试验装置中设置饱水土物理性质、溶质种类和溶液浓度等多个变量，可以全面细致的研究饱水土内溶质分子扩散规律；该试验装置适用于各个种类多孔介质及各种溶质的分子扩散的研究，进而揭示不同物理性质土层内分子扩散规律。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋水文地质及岩土工程技术领域，涉及一种研究溶质分子扩散的试验装置。
背景技术
淡水是维持人工吹填的人工岛岛礁运行的重要资源，受人工岛岛礁的特殊地理位置和狭小空间的限制，岛礁的地下水体较为脆弱，为保证岛礁的珊瑚岛生态循环健康运行，研究岛礁的地下淡水形成机理至关重要。
岛礁地下淡水形成的本质就是饱水土层内溶质水动力弥散过程，而弥散过程是由机械弥散和分子扩散两个过程共同作用形成的。其中分子扩散是分子在浓度差或其他推动力的作用下，由于分子、原子等的热运动所引起的物质在空间的迁移现象，与所受推动力大小和温度有关。对不同物理性质土层内溶质分子扩散的规律进行研究，有助于研究岛礁的地下淡水形成机理。
实用新型内容
为解决背景技术中所述的问题，本实用新型提出了一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置。
本实用新型的试验装置设置有采集单元和分子扩散单元；所述采集单元由电脑、数据采集器和三参数传感器组成；所述分子扩散单元包括试验槽和隔水板；其位置和连接关系是：试验槽放置在水平地面上，试验槽的中部设置有两道目数小于钙质土最小粒径的隔砂网，隔水板插在两道隔砂网之间，钙质土置于试验槽内两道隔砂网的外侧；电脑和数据采集器连接，三参数传感器与数据采集器连接并插入钙质土中，监测电导率实时数据。
进一步地，所述隔砂网设置于隔砂板的中心开孔位置，所述隔砂板连带着隔砂网一起设置于试验槽内。
更进一步地，所述隔砂板的中心开孔位置沿着孔孔的周边设置有隔水橡胶圈。
更进一步地，所述试验槽的上边缘设置有横跨试验槽的固定杆，所述固定杆用于固定三参数传感器。
本实用新型的试验装置的使用方法为：
步骤一、将试验槽置于水平地面上，隔水板插在试验槽的两道隔砂板之间；
步骤二、根据试验方案于试验槽内填充配制好的钙质土，分层压实并饱和处理，其中一侧试验槽内用自来水进行饱和，一侧试验槽内用配置好的待研究的示踪剂溶液饱和；
步骤三、电脑和数据采集器连接，三参数传感器与数据采集器连接并插入钙质土中，开始监测两侧试验槽内饱水土的电导率、温度和体积含水率的实时数据；
步骤四、当电脑显示的电导率实时数据处于基本水平稳定状态，快速拔出隔水板，继续监测，至试验槽两侧监测数据再次水平稳定，结束此次试验；
步骤五、更换试验槽内钙质土，重复上述步骤二至步骤四，即可得到不同物理性质土层内分子扩散数据；
步骤六、对上述采集到的数据处理分析，即可得到不同物理性质土层内待研究溶质的分子扩散规律。
本实用新型的试验装置结构简单，试验操作简单，该试验装置能创造一个存在明显浓度梯度差界面的孔隙液流速为0的稳定渗流场，其内仅发生分子扩散过程，用于研究饱水土内溶质分子扩散规律。通过在试验装置中设置饱水土物理性质、溶质种类和溶液浓度等多个变量，可以全面细致的研究饱水土内溶质分子扩散规律；该试验装置适用于各个种类多孔介质及各种溶质的分子扩散的研究，进而揭示不同物理性质土层内分子扩散规律。
附图说明
图1是本试验装置的结构方框图。
图2是本试验装置的结构示意图。
图3是采集单元的结构示意图。
图4是分子扩散单元的结构示意图。
图5是试验槽细节展示图。
图6是隔砂板细节展示图。
其中：00—钙质土；10—采集单元；11—电脑；12—数据采集器；13—三参数传感器；20—分子扩散单元；21—试验槽；211—固定杆；212—隔砂板；213—隔砂网；214—隔水橡胶圈；22—隔水板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚的了解本实用新型，但它们不对实用新型构成限定。实施例中所述的位置关系均与附图所示一致。
一、试验装置
1、总体
如图1和图2所示，研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，包括钙质土00，设置有采集单元10和分子扩散单元20。
采集单元10由电脑11、数据采集器12和三参数传感器13组成；分子扩散单元20由试验槽21和隔水板22组成。
具体地，如图3和图4所示，其位置和连接关系是：
试验槽21放置在水平地面上，试验槽21内设置有两道目数小于钙质土00最小粒径的隔砂网213，隔水板22插在两道隔砂网213之间，钙质土00置于试验槽21内两道隔砂网213的外侧；
电脑11和数据采集器12连接，三参数传感器13与数据采集器12连接并插入钙质土00中，测量电导率、温度和体积含水率的实时数据。
工作原理：分子扩散是分子在浓度差或其他推动力的作用下，由于分子、原子等的热运动所引起的物质在空间的迁移现象，与所受推动力大小和温度有关，土介质中的分子扩散受孔隙的阻碍作用。该试验装置能够创造一个存在明显浓度梯度差界面的孔隙液流速为0的稳定渗流场，其内仅发生分子扩散过程，用于研究饱水土内溶质分子扩散规律。
2、功能单元
(1)分子扩散单元
如图4、图5和图6所示，分子扩散单元20由试验槽21和隔水板22构成；
①试验槽21
如图4、图5和图6，试验槽21是一长方体开口容器，中间部位设置两道隔砂板212，将试验槽21分割为左右两侧槽体，隔砂板212中心位置开孔形成中心孔洞，中心孔洞内设置有隔砂网213，隔砂网213目数小于钙质土00的最小粒径；隔水橡胶圈214设置于隔砂板212上，具体地，隔水橡胶圈214设置于隔砂板212的中心孔洞的周边上；隔砂板212安装在试验槽21中时，两个隔水橡胶圈214位于两道隔砂板212之间。
试验槽21的上边缘设置有横跨试验槽21的固定杆211，具体地，固定杆211均匀设置于钙质土00的上方，用于固定三参数传感器13。在本实施例中，固定杆211在试验槽21的左右两侧槽体上均均匀设置有两根。
试验槽21可采用亚克力或其他金属材质进行制作。
试验槽21的功能是：在其内部填装钙质土00，采集单元的三参数传感器13可固定于钙质土00的内部，试验槽21是分子扩散发生场所。
②隔水板22
如图2和图4，隔水板22为上部设有开孔提手的长方体挡板，材质可为亚克力或其他金属材料，隔水板22的厚度依据两道隔砂板212内侧的两道隔水橡胶圈214的间隔来确定，以实现固定和隔水的作用。
隔水板22的功能是：置于两隔砂板212之间，起到隔水防渗作用。
(2)采集单元10
如图3，采集单元10由电脑11、数据采集器12和三参数传感器13组成。三参数传感器13通过固定杆211进行固定并插入钙质土00中，测量钙质土00的电导率、温度和体积含水率；数据采集器12对三参数传感器13测到的数据进行采集并传送到电脑11；电脑11实时显示采集的数据并储存。
二、试验方法
采用上述的试验装置进行试验的方法如下所述：
步骤一、将试验槽21置于水平地面，隔水板22插在试验槽21的两道隔砂板212之间；
步骤二、根据试验方案于试验槽21的左右两侧槽体内填充配制好的钙质土00，分层压实并饱和处理，其中左侧试验槽内用自来水进行饱和，右侧试验槽内用配置好的待研究的示踪剂溶液饱和；
步骤三、将电脑11和数据采集器12连接，三参数传感器13与数据采集器12连接并通过试验槽21的固定杆211固定插入钙质土00中，开始监测试验槽21的左右两侧槽体内饱水土的电导率、温度和体积含水率实时数据；
步骤四、当电脑11显示的电导率实时数据处于基本水平稳定状态，快速拔出隔水板22，继续监测，至试验槽21左右两侧槽体内的监测数据再次水平稳定，结束此次试验；
步骤五、更换试验槽21内的钙质土00，重复上述步骤二至步骤四，即可得到不同物理性质土层内分子扩散数据；
步骤六、对上述采集到的数据处理分析，即可得到不同物理性质土层内待研究溶质的分子扩散规律。
以上结合附图及具体实施例详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，包括钙质土(00)，其特征在于：设置有采集单元(10)和分子扩散单元(20)；
所述采集单元(10)由电脑(11)、数据采集器(12)和三参数传感器(13)组成；所述分子扩散单元(20)包括试验槽(21)和隔水板(22)；
其位置和连接关系是：
试验槽(21)放置在水平地面上，试验槽(21)的中部设置有两道目数小于钙质土(00)最小粒径的隔砂网(213)，隔水板(22)插在两道隔砂网(213)之间，钙质土(00)置于试验槽(21)内两道隔砂网(213)的外侧；
电脑(11)和数据采集器(12)连接，三参数传感器(13)与数据采集器(12)连接并插入钙质土(00)中，监测电导率实时数据。
2.根据权利要求1所述的一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，其特征在于：所述隔砂网(213)设置于隔砂板(212)的中心开孔位置，所述隔砂板(212)连带着隔砂网(213)一起设置于试验槽(21)内。
3.根据权利要求2所述的一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，其特征在于：所述隔砂板(212)的中心开孔位置沿着孔孔的周边设置有隔水橡胶圈(214)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置，其特征在于：所述试验槽(21)的上边缘设置有横跨试验槽(21)的固定杆(211)，所述固定杆(211)用于固定三参数传感器(13)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221651768.1U CN217717401U (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221651768.1U CN217717401U (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217717401U true CN217717401U (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83775333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221651768.1U Active CN217717401U (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217717401U (zh) |
-
2022
- 2022-06-28 CN CN202221651768.1U patent/CN217717401U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Daniell | STATE-OF-THE-ART: FOR SATURATED SOILS | |
| Yeung | Chapters, electrokinetic flow processes in porous media and their applications | |
| Salifu et al. | Application of microbially induced calcite precipitation in erosion mitigation and stabilisation of sandy soil foreshore slopes: A preliminary investigation | |
| Dullien | Porous media: fluid transport and pore structure | |
| CN104807961B (zh) | 带有井管的人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置 | |
| Kang et al. | Clay membrane testing using a flexible-wall cell under closed-system boundary conditions | |
| CN103364473A (zh) | 一种研究沉积物中重金属和/或磷酸盐释放的设备和方法 | |
| CN104614151A (zh) | 海岸带咸淡水突变界面的砂槽渗流模拟装置及方法 | |
| CN106802272A (zh) | 岩体裂隙网络渗流各向异性测试及可视化系统 | |
| CN109323969A (zh) | 一种强吸附核素快速迁移土柱实验方法及其实验装置 | |
| Staub et al. | Porosity and hydraulic conductivity of MSW using laboratory-scale tests | |
| CN102020393B (zh) | 表面流－垂直潜流－两级表面流复合人工湿地脱氮除磷装置 | |
| CN217717401U (zh) | 一种研究饱水土层内溶质分子扩散的试验装置 | |
| CN105405347A (zh) | 一种内陆含水系统咸淡水交互驱替模拟装置及模拟方法 | |
| CN109060624B (zh) | 一种研究排渗管排渗效果的方法及渗透装置 | |
| CN215339431U (zh) | 一种室内试验透水性套筒 | |
| Guo et al. | Effect of particle size and grain composition on two-dimensional infiltration process of weathered crust elution-deposited rare earth ores | |
| Curley et al. | The use of porous ceramic cups for sampling soil pore water from the unsaturated zone | |
| Gui et al. | Experimental study on bioclogging in porous media during the radioactive effluent percolation | |
| CN216209117U (zh) | 一种实验室裂隙含水层模拟装置 | |
| CN110685659A (zh) | 低渗透介质水力压裂改性的三维模拟系统及使用方法 | |
| CN203069486U (zh) | 超大粒径粗粒土渗透系数测定装置 | |
| CN111189673B (zh) | 一种水沙界面水样取样系统及其取样方法 | |
| CN209215180U (zh) | 一种用于散土体复杂淤堵机理的实验装置 | |
| CN108279190B (zh) | 土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |