本實用新型專利技術公開了一種黏性土試樣的性能測試裝置，包括試樣盒、上透水石、下透水石、上濾紙、下濾紙、微差壓傳感器、數據采集儀、精密注射泵、第一儲液罐、第二儲液罐、第三儲液罐和第四儲液罐，頂蓋中設有上左通管、上中通管和上右通管，底座中設有下左通管、下中通管和下右通管，微差壓傳感器與數據采集儀連接，精密注射泵中四個注射器。該測試裝置可以對黏性土試樣的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子性能進行測定。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及環境及巖土工程領域，具體來說，涉及一種黏性土試樣的性能測試裝置，尤其是對于金屬離子溶液作用下，膨潤土與黏土 /砂土類型的豎向隔離墻、黏土和擊實黏土(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)等工程屏障材料的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子性能的測定。
技術介紹
根據傳統的對流-彌散-擴散遷移理論，有效擴散系數和阻滯因子是評價黏性土、擊實粘土墊層(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)、膨潤土系豎向隔離墻等工程屏障阻滯重 金屬污染液遷移的重要基本指標。有效擴散系數采用一維土柱淋濾實驗測定，阻滯因子通過批吸附實驗結果求算獲得。兩者測定周期長、操作過程繁雜，并且需要不同的測定設備及方法完成。此外，工程實踐和科研試驗中通常出現采用金屬離子溶液對巖土工程材料(這里特指黏性土及工程屏障材料)進行滲透實驗及一維土柱淋濾實驗時，流量及金屬離子溶質濃度通量理論計算結果與實際測定結果存在較大偏差。除了測定過程中的人為誤差等因素，目前的分析理論中針對存在溶質濃度差的化學滲透均未考慮材料的半透膜效應。金屬離子溶液作用下，由于巖土工程材料的半透膜效應所造成的化學滲透具體表現為(1)由于化學滲透造成的體積變化；(2)滲透規律結果偏離達西定律；(3)低滲透性巖土介質中出現異常孔隙水壓力；(4)溶質遷移速率的改變等。巖土工程材料半透膜效應的成因主要包括(I)對于帶電離子主要依靠相鄰黏土顆粒間擴散雙電層形成的(疊加)電場對離子的靜電排斥；(2)對于非極性溶質，例如水溶性有機混合物，主要通過黏土孔隙尺寸對大分子溶質在幾何空間上的約束。巖土工程材料半透膜效應的定量評價采用膜效率系數ω，其數值介于O和I之間，數值等于O或I時分別表示材料不具有膜效應或具有理想膜效應。而目前尚未有能夠測定巖土工程材料膜效率系數的測試裝置，限制了工程實踐中獲取重金屬污染物運移參數的準確性以及科學研究的理論分析方法進步。
技術實現思路
技術問題本技術所要解決的技術問題是提供一種黏性土試樣的性能測試裝置，該測試裝置可以對黏性土試樣的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子性能進行測定。技術方案為解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是一種黏性土試樣的性能測試裝置，該性能測試裝置包括試樣盒、上透水石、下透水石、上濾紙、下濾紙、微差壓傳感器、數據采集儀、精密注射泵、第一儲液罐、第二儲液罐、第三儲液罐和第四儲液罐，其中，所述的試樣盒包括頂蓋、底座和腔體，腔體固定連接在頂蓋和底座之間，腔體內壁涂有抗金屬溶液腐蝕層，試樣盒呈密封狀態；下透水石、下濾紙、黏性土試樣、上濾紙和上透水石從下向上依次排布在腔體中；上透水石的直徑和下透水石的直徑分別等于腔體的內徑，上透水石的上部設有兩個凹孔和一個通孔，下透水石的下部設有兩個凹孔和一個通孔；頂蓋中設有上左通管、上中通管和上右通管，上左通管的底端和上右通管的底端位于上透水石的凹孔中，上中通管的底端穿過上透水石的通孔，位于黏性土試樣中，上中通管的頂部通過含有第一雙向閥的管道與微差壓傳感器連接；底座中設有下左通管、下中通管和下右通管，下左通管的頂端和下右通管的頂端位于下透水石的凹孔中，下中通管的頂端穿過下透水石的通孔，位于黏性土試樣中，下中通管的底部通過含有第二雙向閥的管道與微差壓傳感器連接，微差壓傳感器與數據采集儀連接；所述的精密注射泵中設有第一注射器、第二注射器、第三注射器和第四注射器四個注射器，第一注射器通過第一三通閥門分別與第一儲液罐的出水口和上右通管的頂端連接，并且第一儲液罐和第一三通閥門之間設有第二三通閥門；第二注射器通過第三三通閥門分別與第二儲液罐的出水口和上左通管的頂端連接，并且第二儲液罐和第三三通閥門之間設有第四三通閥門；第三注射器通過第五三通閥門分別與第三儲液罐的出水口和下右通管的底端連接，并且第三儲液罐和第五三通閥門之間設有第六三通閥門；第四注射器通過第七三通閥門分別與第四儲液罐的出水口和下左通管的底端連接，并且第四儲液罐和第 七三通閥門之間設有第八通閥門。有益效果與現有技術相比，本技術具有以下優點I.實現對黏性土試樣的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子性能進行測定。本技術的測試裝置能夠在黏性土試樣兩測施加穩定的溶質濃度差，并能夠持續準確測定黏性土試樣兩側化學滲透壓力差，實現膜效率系數測定的兩個最主要必要條件。本技術為金屬離子在巖土工程材料中的運移規律理論分析(對流-彌散-擴散溶質運移模型)研究水平的提升提供了必要的測試技術條件。考慮半透膜效應的對流-擴散運移方程中，主要參數包括巖土工程材料的有效擴散系數、阻滯因子、膜效率系數、滲透系數和孔隙率。其中，滲透系數及孔隙率根據《土工試驗方法標準》(GB/T 50123-1999)或《公路土工試驗規程》(JTG E40-2007)標準方法測定；有效擴散系數通過一維土柱淋濾試驗測定；阻滯因子通過批處理吸附試驗確定。本技術實現了對黏性土試樣的膜效率系數、有效擴散系數及阻滯因子的測定。2.測試周期短，成本低廉。利用本技術提供的測試裝置進行測試時，可以對巖土工程材料的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子進行聯合測定，不必分別測定，聯合三種性能在同一設備，同一過程中測定出來，簡化了測試的操作過程、降低了測試成本，明顯提高了巖土工程材料阻滯性能參數確定的效率。附圖說明圖I是本技術的結構圖。圖中有試樣盒I、頂蓋101、底座102、腔體103、上左通管104、上中通管105、上右通管106、下左通管107、下中通管108、下右通管109、上透水石2、下透水石3、上濾紙4、下濾紙5、微差壓傳感器6、數據采集儀7、精密注射泵8、第一注射器801、第二注射器802、第三注射器803、第四注射器804、第一儲液罐9、第二儲液罐10、第三儲液罐11、第四儲液罐12、黏性土試樣13、第一三通閥門14、第二三通閥門15、第三三通閥門16、第四三通閥門17、第五三通閥門18、第六三通閥門19、第七三通閥門20、第八三通閥門21、第一雙向閥22、第二雙向閥23。具體實施方式以下結合附圖，對本技術的技術方案進行詳細描述。本技術中提及的黏性土試樣可以是黏性土、擊實黏土(CCL)、土工合成黏土襯墊(GCL)等工程屏障材料。本技術的性能測試裝置是在金屬離子溶液作用下，對黏性土試樣的膜效率系數、有效擴散系數和阻滯因子性能的測定。如圖I所示，本技術的一種黏性土試樣的性能測試裝置，包括試樣盒I、上透水石2、下透水石3、上濾紙4、下濾紙5、微差壓傳感器6、數據采集儀7、精密注射泵8、第一儲液罐9、第二儲液罐10、第三儲液罐11和第四儲液罐12。試樣盒I包括頂蓋101、底座 102和腔體103，腔體103固定連接在頂蓋101和底座102之間。腔體103內壁涂有抗金屬溶液腐蝕層。抗金屬溶液腐蝕層可以阻擋金屬溶液對腔體103內壁的腐蝕。抗金屬溶液腐蝕層優選由鐵氟龍材料制成。試樣盒I呈密封狀態。下透水石3、下濾紙5、黏性土試樣13、上濾紙4和上透水石2從下向上依次排布在腔體103中。上透水石2的直徑和下透水石3的直徑分別等于腔體103的內徑。上透水石2與頂蓋101的底面接觸，下透水石3與底座102的頂面接觸，腔體103內無空隙。上透水石2的上部設有兩個凹孔和一個通孔，下透水石3本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種黏性土試樣的性能測試裝置，其特征在于，該性能測試裝置包括試樣盒（1）、上透水石（2）、下透水石（3）、上濾紙（4）、下濾紙（5）、微差壓傳感器（6）、數據采集儀（7）、精密注射泵（8）、第一儲液罐（9）、第二儲液罐（10）、第三儲液罐（11）和第四儲液罐（12），其中，所述的試樣盒（1）包括頂蓋（101）、底座（102）和腔體（103），腔體（103）固定連接在頂蓋（101）和底座（102）之間，腔體（103）內壁涂有抗金屬溶液腐蝕層，試樣盒（1）呈密封狀態；下透水石（3）、下濾紙（5）、黏性土試樣（13）、上濾紙（4）和上透水石（2）從下向上依次排布在腔體（103）中；上透水石（2）的直徑和下透水石（3）的直徑分別等于腔體（103）的內徑，上透水石（2）的上部設有兩個凹孔和一個通孔，下透水石（3）的下部設有兩個凹孔和一個通孔；頂蓋（101）中設有上左通管（104）、上中通管（105）和上右通管（106），上左通管（104）的底端和上右通管（106）的底端位于上透水石（2）的凹孔中，上中通管（105）的底端穿過上透水石（2）的通孔，位于黏性土試樣（13）中，上中通管（105）的頂部通過含有第一雙向閥（22）的管道與微差壓傳感器（6）連接；底座（102）中設有下左通管（107）、下中通管（108）和下右通管（109），下左通管（107）的頂端和下右通管（109）的頂端位于下透水石（3）的凹孔中，下中通管（108）的頂端穿過下透水石（3）的通孔，位于黏性土試樣（13）中，下中通管（108）的底部通過含有第二雙向閥（23）的管道與微 差壓傳感器（6）連接，微差壓傳感器（6）與數據采集儀（7）連接；所述的精密注射泵（8）中設有第一注射器（801）、第二注射器（802）、第三注射器（803）和第四注射器（804）四個注射器，第一注射器（801）通過第一三通閥門（14）分別與第一儲液罐（9）的出水口和上右通管（106）的頂端連接，并且第一儲液罐（9）和第一三通閥門（14）之間設有第二三通閥門（15）；第二注射器（802）通過第三三通閥門（16）分別與第二儲液罐（10）的出水口和上左通管（104）的頂端連接，并且第二儲液罐（10）和第三三通閥門（16）之間設有第四三通閥門（17）；第三注射器（803）通過第五三通閥門（18）分別與第三儲液罐（11）的出水口和下右通管（109）的底端連接，并且第三儲液罐（11）和第五三通閥門（18）之間設有第六三通閥門（19）；第四注射器（804）通過第七三通閥門（20）分別與第四儲液罐（12）的出水口和下左通管（107）的底端連接，并且第四儲液罐（12）和第七三通閥門（20）之間設有第八通閥門（21）。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜延軍，范日東，陳左波，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：
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