一種用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土樣水分?jǐn)U散裝置，特別是涉及一種用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]土的抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)等工程性質(zhì)指標(biāo)均與土體的含水量密切相關(guān)。在對(duì)土的室內(nèi)試驗(yàn)研宄中，往往需要制備多種含水量不同的土樣試件，以進(jìn)行各種工程性質(zhì)試驗(yàn)。常用的試件制備方法是:取一定質(zhì)量的土，加入一定質(zhì)量的水，充分?jǐn)嚢韬笾谱骱迷嚰?，密封后然后等待土中的水分自行擴(kuò)散分布均勻。常用的密封手段是將土樣放在塑料袋中，扎起塑料袋密封(如圖1所示)。如果在水分分布均勻之前就對(duì)土樣進(jìn)行試驗(yàn)，得到的結(jié)果將是不準(zhǔn)確的。因此，制作好的土樣試件將放置一定時(shí)間，放置時(shí)間的長(zhǎng)短，與土體的滲透系數(shù)有關(guān)。如果土體本身的滲透系數(shù)很低，等待的時(shí)間可能很長(zhǎng)，大大影響試驗(yàn)的進(jìn)度。非飽和土的滲透系數(shù)一般比較低，因此，制備水分分布均勻的非飽和土試件時(shí)間往往需要很長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種縮短制備非飽和土試樣所需的時(shí)間、加速研宄進(jìn)程的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，振動(dòng)臺(tái)上固定設(shè)有把土樣密封裝置，一個(gè)溫控隔熱箱罩住把土樣密封裝置，所述的溫控隔熱箱上設(shè)有作用于所述的把土樣密封裝置的加熱裝置，所述的溫控隔熱箱上設(shè)有冷氣入口和冷氣出口。
[0005]所述的加熱裝置為微波加熱裝置。
[0006]所述的溫控隔熱箱的內(nèi)壁設(shè)有反射金屬內(nèi)壁。
[0007]所述的把土樣密封裝置采用緊固螺絲固定在所述的振動(dòng)臺(tái)上。
[0008]所述的冷氣入口設(shè)在所述的溫控隔熱箱的上部，所述的冷氣出口設(shè)在所述的溫控隔熱箱的下部。
[0009]采用上述技術(shù)方案的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，所依據(jù)的技術(shù)原理是:
[0010]I)因?yàn)樯郎乜商岣咄林兴值淖杂赡?，加速水分運(yùn)動(dòng)，降低水的粘度，因此土體滲透系數(shù)與溫度正相關(guān)，將土樣密封放置在高溫的環(huán)境中，可以提高土體滲透系數(shù)，加快水分?jǐn)U散；
[0011]2) 土樣升溫后，部分液態(tài)水可形成水蒸氣，使土樣中水分的擴(kuò)散單純液體一種擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w和氣體雙重?cái)U(kuò)散的方式，提高水分?jǐn)U散速率；
[0012]3)升溫后的冷凝過程可以使蒸汽水還原成液體水，并與土顆粒吸附，使低含水量區(qū)的蒸汽壓降低，促使含水量高區(qū)域的水蒸氣擴(kuò)散過來，進(jìn)一步加快土體水分?jǐn)U散速率。
[0013]4)處于變速度運(yùn)動(dòng)的土樣，土中水與土樣運(yùn)動(dòng)不同步，可加快水分?jǐn)U散。
[0014]因此，本發(fā)明是將土樣用密封裝置密封，放在振動(dòng)、升溫降溫循環(huán)環(huán)境中，加速土樣中的水分?jǐn)U散。
[0015]以上措施可以保證水分在低滲透性的非飽和土中以更快的速率移動(dòng)，起到加速水分分布均勻的作用。對(duì)于以室內(nèi)試驗(yàn)為主要手段研宄非飽和土的研宄工作，可大大加快研宄進(jìn)度。
[0016]綜上所述，本發(fā)明是一種縮短制備非飽和土試樣所需的時(shí)間、加速研宄進(jìn)程的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)常用土樣密封方法示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]參見圖1，常用的試件制備方法是:取一定質(zhì)量的土，加入一定質(zhì)量的水，充分?jǐn)嚢韬笾谱鞒赏翗覫，密封后然后等待土中的水分自行擴(kuò)散分布均勻。常用的密封手段是將土樣I放在塑料袋10中，扎起塑料袋10密封。如果在水分分布均勻之前就對(duì)土樣進(jìn)行試驗(yàn)，得到的結(jié)果將是不準(zhǔn)確的。
[0021]參見圖2，振動(dòng)臺(tái)3上固定設(shè)有把土樣密封裝置2，一個(gè)溫控隔熱箱4罩住把土樣密封裝置2，溫控隔熱箱4上設(shè)有作用于把土樣密封裝置2的加熱裝置，溫控隔熱箱4上設(shè)有冷氣入口 6和冷氣出口 7。
[0022]具體地，加熱裝置為微波加熱裝置5。
[0023]進(jìn)一步地，溫控隔熱箱4的內(nèi)壁設(shè)有反射金屬內(nèi)壁9，用于反射微波。
[0024]具體地，把土樣密封裝置2采用緊固螺絲8固定在振動(dòng)臺(tái)3上。
[0025]優(yōu)選地，冷氣入口 6設(shè)在溫控隔熱箱4的上部，冷氣出口 7設(shè)在所述的溫控隔熱箱4的下部。
[0026]參見圖2，首先將將單個(gè)或多個(gè)需進(jìn)行水分均勻擴(kuò)散的土樣I用土樣密封裝置2密封起來，保證水分?jǐn)U散過程中水分不喪失。然后將土樣密封裝置2固定在振動(dòng)臺(tái)3上。用溫控隔熱箱4把土樣密封裝置2罩上，開啟微波加熱裝置5微波加熱，將土樣I升溫至60°C?70°C，能使土樣I中水分子自由能提高、運(yùn)動(dòng)速度增大、粘度降低，滲透速度增大，而且土樣I中部分水分會(huì)氣化，以氣體形式向含水量低的位置運(yùn)動(dòng)。
[0027]同時(shí)，開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3，使水分在土樣I中的孔隙、毛細(xì)管中震蕩，加速水分向土樣I內(nèi)其他位置移動(dòng)。振動(dòng)一定時(shí)間后，關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)3。從冷氣入口 6輸入冷氣降低溫控隔熱箱4內(nèi)的溫度至0°C?10°C，使土樣I中的水蒸氣冷凝，就近吸附在相應(yīng)的土顆粒上，并向土顆粒表面擴(kuò)散。如此，經(jīng)過一個(gè)升溫、振動(dòng)、冷凝周期，水分?jǐn)U散速度大大提高。
[0028]對(duì)于滲透性很低的土體，可以采用多個(gè)升溫、振動(dòng)、冷凝周期，加速水分?jǐn)U散的速度。
[0029]本發(fā)明利用振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的加速度令水分產(chǎn)生震蕩，使水分?jǐn)U散速率增大。處于振動(dòng)狀態(tài)的密封的土樣I置于溫控隔熱箱4中，提高水分溫度，加速水分?jǐn)U散均勻。
[0030]將振動(dòng)、升溫一定時(shí)間的密封的土樣I在溫控隔熱箱4冷卻，使土樣I中的水汽凝結(jié)，加速水分?jǐn)U散均勻。
[0031]置于土樣密封裝置2中的土樣I在振動(dòng)臺(tái)3的振動(dòng)作用、控溫隔熱箱4產(chǎn)生的升溫、冷卻環(huán)境的綜合作用下，各種作用相互促進(jìn)，使土樣內(nèi)的水分?jǐn)U散速度增大。
[0032]本發(fā)明適用于密實(shí)的土體。
[0033]本發(fā)明的裝置需要合理確定振動(dòng)臺(tái)3的振動(dòng)頻率、振幅和升溫一振動(dòng)一降溫循環(huán)次數(shù)3個(gè)參數(shù)。本發(fā)明按以下原則確定這3個(gè)參數(shù):
[0034]I)振動(dòng)臺(tái)3的振動(dòng)頻率、振幅組合以不破壞土樣I結(jié)構(gòu)為上限，以產(chǎn)生1g以上振動(dòng)加速度為下限。
[0035]2)升溫、振動(dòng)、降溫循環(huán)次數(shù)根據(jù)不同土樣I的初始含水量、滲透系數(shù)確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:振動(dòng)臺(tái)(3)上固定設(shè)有把土樣密封裝置(2)，一個(gè)溫控隔熱箱(4)罩住把土樣密封裝置(2)，所述的溫控隔熱箱(4)上設(shè)有作用于所述的把土樣密封裝置(2)的加熱裝置，所述的溫控隔熱箱(4)上設(shè)有冷氣入口(6)和冷氣出口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的加熱裝置為微波加熱裝置(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的溫控隔熱箱(4)的內(nèi)壁設(shè)有反射金屬內(nèi)壁(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的把土樣密封裝置(2)采用緊固螺絲(8)固定在所述的振動(dòng)臺(tái)(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的冷氣入口(6)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的上部，所述的冷氣出口(7)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的下部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的冷氣入口(6)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的上部，所述的冷氣出口(7)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的下部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，其特征是:所述的冷氣入口(6)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的上部，所述的冷氣出口(7)設(shè)在所述的溫控隔熱箱(4)的下部。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于加速非飽和土樣水分?jǐn)U散均勻的裝置，振動(dòng)臺(tái)(3)上固定設(shè)有把土樣密封裝置(2)，溫控隔熱箱(4)罩住把土樣密封裝置(2)，溫控隔熱箱(4)上設(shè)有作用于把土樣密封裝置(2)的加熱裝置，溫控隔熱箱(4)上設(shè)有冷氣入口(6)和冷氣出口(7)。將土樣(1)用土樣密封裝置(2)密封，固定安裝在振動(dòng)臺(tái)(3)上，振動(dòng)臺(tái)被罩在控溫隔熱箱(4)中。然后使用隔熱箱的微波加熱功能，將土樣升溫到60℃～70℃，啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)一定時(shí)間后，關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)，間歇一定時(shí)間，然后使用隔熱箱的冷卻功能，將土樣溫度到0℃～10℃，間歇一定時(shí)間。本發(fā)明用于在非飽和土試驗(yàn)中制備含水量均勻的非飽和土試件，可大大縮短試件制備時(shí)間。
【IPC分類】G01N1-28, G01N15-08
【公開號(hào)】CN104677707
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510069411
【發(fā)明人】劉曉明, 鄧波, 黎莉, 朱治齊, 王裕
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日