专利名称：非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种淋溶模拟装置，特别涉及一种非饱和土体淋溶及渗流场模拟
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背景技术：
土体的物理力学性质，主要取决于它的矿物成分、化学成分及结构特征等。其主要矿物成分为高岭石、伊利石和绿泥石等。例如红粘土，其粘土矿物颗粒极细。粘土矿物之间常以静力向吸引，呈面——面、边——面结合的方式，形成团粒结构，团粒内的微细孔隙 常为吸附水所填充。粘土矿物具有稳定的结晶格架，细粒组结成稳固的团粒结构，这种“团结”作用，提高了土体的强度。含量不多的游离氧化物，对红粘土的力学性质影响很大。红粘土土体与水之间水化学作用(离子交换、氧化还原等)是溶解土体的矿物成分、胶结物或使某些成分结晶沉淀，导致土的孔隙率、土颗粒排列方式等微观结构发生变化，改变土质性状，使土体天然的强度和变形特性发生变化的原因。但在渗水条件下，由于游离氧化铁的流逝使得胶结作用减弱，对红粘土的工程性质的影响明显。渗流对红粘土中的游离氧化物有溶解作用，进而破坏原团粒之间的胶结，影响红粘土的物理力学性质。为了研究地基土体中各种元素垂直迁移，需要根据测试目的在地基中埋管以收集淋溶水，还要采用止水帷幕将试验区域土体四周包围从而防止侧向流失，这样的试验虽能反映地基或路基的实际情况，但是研究过程过于冗长，工作量大，需要投入大量的人力物力。因此，希望可以在室内建立地基土体淋溶状态的模拟装置，以克服现场试验的缺陷。但这就对土体淋溶模拟装置提出了更高的要求，而现有的淋溶装置在淋溶时，因管径过细，淋溶量较大等原因，易造成路基土体表层积水导致渗透压力过大，并难以从中取出需要进行力学测试的土样，因此不能满足所设计试验的需要。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种大口径、对试样扰动小、试样制备成功率高、结构简单、使用方便、环保节能和取得数据较准确的非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置。本实用新型是这样实现的一种非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置包括淋溶液存储器、淋溶器、土体淋溶模拟器和底液收集器。其中淋溶液存储器置于高于淋溶器的侧面方向，淋溶液存储器底部通过带流量控制阀的淋溶液导管连接至淋溶器；淋溶器和土体淋溶模拟器为等直径的圆柱形结构，且淋溶器架设于土体淋溶模拟器之上；底液收集器置于土体淋溶模拟器之下，以收集淋出液。所述淋溶器包括电机、环形散水和降雨模拟器，电机通过转轴带动降雨模拟器转动，降雨模拟器为布满小孔的圆形薄板，降雨模拟器外侧配置防漏橡胶圈。所述土体淋溶模拟器为两片半圆拱拼接而成的空心圆柱体，通过机械结构加以固紧并填筑防水胶以防止漏水；每片半圆拱侧面设置纵向等距可封闭侧排水孔；土体淋溶模拟器顶部设置置土口，用以在适当的时候添加土体或观察淋溶液情况；土体淋溶模拟器底部设置土体渗透支撑底座，采用带均布孔洞的圆盘以支撑试验土体。所述底液收集器采用圆柱形设计，通过螺口与土体模拟器底端连接。本实用新型的有益效果是(I)针对传统土体淋溶仪器小孔径模拟淋溶土体的情况以及综合考虑所需进行配套力学试验取样的尺寸以及结构的尺度效应，本实用新型采用大口径圆柱形土柱淋溶模拟装置，以在每一次试验中取得更多的土样和试验数据。(2)采用本实用新型淋溶取得试样，对土样基本无影响，能够有效减少对试样的扰动，制备成功率高，从而可以避免野外直接淋溶取样所采用机械钻孔而影响土样质量。(3)本实用新型结构简单，易于维护，�？榛杓疲汕崴筛涣苋苋芤杭笆笛橥撂�,可满足重复试验的要求。(4)本实用新型使用方便，环保节能，由于采用双片式空心圆柱机构，对于已完成的土体试验，仅需打开环形紧固装置，取出并更换土体淋溶模拟器中的土体，使用方便，且仪器除电机采用电池供电外无其他能耗，环保节能。(5)数据较准确，采用可封闭的侧排水孔和底液收集装置方便了对不同层位土体的淋溶液淋出PH值和元素含量进行测试，并能够模拟非饱和土渗流场情况，从而取得较准确和全面的数据。
图I为本实用新型装置连接示意图。图2为本实用新型所述降雨模拟器和防漏橡胶圈示意图。图中标记1_淋溶液存储器；2_淋溶液导管；3_流量控制阀；4_电机；5_环形散水；6_淋溶器；7_降雨模拟器；8_防漏橡胶圈；9_土体淋溶模拟器；10_置土口 ；11_侧排水孔；12-土体渗透支撑底座；13-底液收集器；14-试验土体。
具体实施方式
实施例一种非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置，由淋溶液存储器、淋溶器、土体淋溶模拟器和底液收集器构成。其中淋溶液存储器置于高于淋溶器的侧面方向，淋溶液存储器底部通过带流量控制阀的淋溶液导管连接至淋溶器；淋溶器和土体淋溶模拟器为等直径的圆柱形结构，且淋溶器架设于土体淋溶模拟器之上；底液收集器置于土体淋溶模拟器之下，以收集淋出液。所述淋溶器包括电机、环形散水和降雨模拟器，电机通过转轴带动降雨模拟器转动，降雨模拟器为布满小孔的圆形薄板，降雨模拟器外侧配置防漏橡胶圈。所述土体淋溶模拟器为两片半圆拱拼接而成的空心圆柱体，通过机械结构加以固紧并填筑防水胶以防止漏水；每片半圆拱侧面设置纵向等距可封闭侧排水孔；土体淋溶模拟器顶部设置置土口，用以在适当的时候添加土体或观察淋溶液情况；土体淋溶模拟器底部设置土体渗透支撑底座，采用带均布孔洞的圆盘以支撑所承载土体。所述底液收集器采用圆柱形设计，通过螺口与土体模拟器连接。[0023]本实施例的工作原理淋溶液存储器I置于高于淋溶器6的侧面方向，其底部开孔，通过带流量控制阀3的淋溶液导管2连接至淋溶器6，在气压差的作用下淋溶液穿过淋溶液导管2到达淋溶器的环形散水5，经环形散水5进行缓冲，以控制淋溶液的冲力均匀。淋溶液经环形散水5流入淋溶器6中，在自重作用下穿过由电机4带动转动的降雨模拟器7，形成持续均匀的模拟降雨，淋溶至淋溶器6下部的土体淋溶模拟器9中的试验土体14上。土体淋溶模拟器9侧面设置可封闭的侧排水孔11以收集不同深度的测向淋溶液，以了解不同深度淋溶液所含离子情况。土体淋溶模拟器9底部采用土体渗透支撑底座12对试验土体14进行支撑，其采用带均布孔洞的圆 盘以使淋出液根据测试需要可从土体渗透支撑底座12渗透流出。土体淋溶模拟器9下设底液收集器13，在封闭了侧排水孔11后，淋出液通过土体渗透支撑底座12到达底液收集器13，从而可以测量淋出液的pH值和元素含量。
权利要求1 一种非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置，包括淋溶液存储器(I)、淋溶器￠)、土体淋溶模拟器(9)和底液收集器(13)，其特征在于淋溶液存储器(I)置于高于淋溶器(6)的侧面方向，淋溶液存储器(I)底部通过带流量控制阀(3)的淋溶液导管(2)连接至淋溶器(6);淋溶器(6)和土体淋溶模拟器(9)为等直径的圆柱形结构，且淋溶器(6)架设于土体淋溶模拟器(9)之上；底液收集器(13)置于土体淋溶模拟器(9)之下； 所述淋溶器(6)包括电机(4)、环形散水(5)和降雨模拟器(7)，电机(4)通过转轴带动降雨模拟器(7)转动，降雨模拟器(7)为布满小孔的圆形薄板，降雨模拟器(7)外侧配置防漏橡胶圈⑶； 所述土体淋溶模拟器(9)为两片半圆拱拼接而成的空心圆柱体，通过机械结构加以固紧并填筑防水胶以防止漏水；每片半圆拱侧面设置纵向等距可封闭侧排水孔(11) ;土体淋溶模拟器(9)顶部设置置土口(10)，用以在适当的时候添加土体或观察淋溶液情况；土体淋溶模拟器(9)底部设置土体渗透支撑底座(12)，采用带均布孔洞的圆盘以支撑试验土体； 所述底液收集器(13)采用圆柱形设计，通过螺口与土体模拟器(9)底端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种非饱和土体淋溶及渗流场模拟装置。模拟装置包括淋溶液存储器(1)、淋溶器(6)、土体淋溶模拟器(9)和底液收集器(13)，淋溶液存储器(1)置于高于淋溶器(6)的侧面方向，淋溶液存储器(1)底部通过带流量控制阀(3)的淋溶液导管(2)连接至淋溶器(6)；淋溶器(6)和土体淋溶模拟器(9)为等直径的圆柱形结构，且淋溶器(6)架设于土体淋溶模拟器(9)之上；底液收集器(13)置于土体淋溶模拟器(9)之下。本实用新型结构简单，易于维护，�？榛杓疲汕崴筛涣苋苋芤杭笆笛橥撂澹陕阒馗词匝榈囊蟆�
文档编号G01N33/24GK202693576SQ201220361560
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者肖桂元, 虞梦泽, 陈学军, 雷云 申请人:桂林理工大学
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