一種透明土含油率的測定裝置及測定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程技術領域，涉及一種透明土含油率的測定裝置及測定方法。
【背景技術】
[0002]采用真實土體進行巖土工程模型試驗時，一般僅能觀測模型邊界面上的位移場，如需觀測內部變形情況，則需通過埋設傳感器來實現(xiàn)，該方法不僅會影響土體的變形特征，而且無法得到連續(xù)的土體位移場。Iskander等(Transparent Amorphous Silica to ModelClay, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.2002)米用白油和正十二烷質量比1:1的混合液，與無定形二氧化硅粉末混合配制得到透明土，并結合光學觀測儀器，實現(xiàn)了非介入式土體內部連續(xù)位移場的觀測。含油率為透明土的一項重要物理指標，Iskander等在測定該項指標時采用傳統(tǒng)的烘干法，使用烘干法測定不僅測定時間長(105°C下烘48小時)，而且由于白油沸點高無法蒸發(fā)，使得土樣內始終有孔隙液體的存在，導致很難判斷正十二烷是否已完全蒸發(fā)，很難準確測得透明土含油率。
[0003]由于白油和正十二烷均為可燃物，因此也可參考《土工試驗規(guī)程》SL237—1999中所述的燃燒法，但模擬軟土的透明土中所含的無定形二氧化硅顆粒粒徑較小，采用該規(guī)程所述稱量盒進行試樣燃燒時，會導致無定形二氧化硅顆粒隨著火焰“飄浮”到稱量盒外，且燃燒過程中透明土會出現(xiàn)“爆裂”現(xiàn)象(塊狀透明土外部先燃燒形成顆粒包裹外殼，外殼內部土樣燃燒過程中會使外殼出現(xiàn)“爆裂”現(xiàn)象)，使部分固體顆?！疤痈Z”到稱量盒外，以上兩個問題均會使透明土中的無定形二氧化硅顆粒減小，從而影響透明土含油率測定的準確性。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種透明土含油率的測定裝置，用于測定透明土的含油率。
[0005]本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用上述測定裝置測定透明土含油率的方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0007]—種透明土含油率的測定裝置，包括土樣分離器、土樣上蓋和土樣下盒，所述土樣分離器的一端伸出土樣上蓋的頂部與土樣上蓋滑動連接，另一端位于土樣下盒內，所述土樣上蓋蓋于所述土樣下盒上。
[0008]所述土樣上蓋的頂部中央位置設有圓孔，底部設置有槽口，通過所述槽口將土樣上蓋蓋于所述土樣下盒上，所述土樣上蓋的側壁上設有內外雙層的鋼絲篩網。
[0009]所述土樣上蓋的形狀為有蓋的圓柱形，所述土樣上蓋的外直徑槽口的外直徑D3相同，優(yōu)選為50?80mm，所述土樣上蓋的高度H丨優(yōu)選為50?100mm，所述土樣上蓋的壁厚A1與土樣下盒的壁厚Δ 6相同，優(yōu)選為2mm，所述土樣上蓋的材質為鋁。
[0010]所述圓孔的直徑D2與拉桿的直徑D 5滿足下式:D 2= D 5+0.2，D2優(yōu)選為3?5mm。[0011 ] 所述槽口的高度H3優(yōu)選為5?10mm，所述槽口的內直徑d 3與槽口的外直徑D 3滿足下式:d3= D 3-0.5。
[0012]所述鋼絲篩網的孔徑為2500目。
[0013]所述土樣分離器包括拉桿和鋼絲網分離板，所述拉桿垂直于所述鋼絲網分離板，所述拉桿的一端焊接固定位于所述鋼絲網分離板的中心位置，所述拉桿穿過所述圓孔伸出所述土樣上蓋的頂部。
[0014]所述鋼絲網分離板的形狀為圓形，所述鋼絲網分離板的直徑D4與土樣下盒的外直徑隊和土樣下盒的壁厚△ 6滿足下式:D4=D6-2*A6-1 ;所述鋼絲網分離板上設置有若干個孔徑為0.5mm的圓形小孔。
[0015]所述拉桿的形狀為圓柱形，所述拉桿的長度L5與土樣上蓋的高度H1和土樣下盒的尚度Η6?兩足下式:L 5= H ι+Η6+50ο
[0016]所述土樣下盒的形狀為有底的圓柱形。
[0017]所述土樣下盒的外直徑隊與槽口的內直徑(13滿足下式:D6= d3-0.5 ;所述土樣下盒的高度H6優(yōu)選為40?60mm，材質為鋁。
[0018]一種使用上述測定裝置測定透明土含油率的方法，包括以下步驟:
[0019]步驟一:稱量透明土含油率的測定裝置的重量為G1;
[0020]步驟二:取透明土 5?10g，置于土樣下盒內，稱量透明土含油率的測定裝置和透明土的總重量為G2;
[0021]步驟三:點燃土樣下盒中的透明土，蓋上土樣上蓋，上下拉動并旋轉土樣分離器的拉桿，待透明土燃燒完全后，稱量透明土含油率的測定裝置與燃燒后剩余透明土的總重量為G3;
[0022]步驟四:計算土樣含油率ω ;
[0023]步驟五:重復步驟一至四至少三次，并計算幾次測得的含油率的平均值。
[0024]所述透明土是由質量比為1:1的白油和正十二烷的混合液，與無定形二氧化硅混合配制而成。
[0025]所述含油率ω的計算公式如下:ω = (G2-G3V(G3-G1)XlOOl
[0026]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0027]本發(fā)明的透明土含油率的測定裝置具有結構簡單、使用方便、制作成本低、測定快速、準確性高的優(yōu)點；在土樣燃燒時可保證土樣燃燒完全、減小固體顆粒損失，使透明土含油率得到快速、準確的測定。
[0028]本發(fā)明采用燃燒法，相比傳統(tǒng)的烘干法，主要優(yōu)點為測定快速。
[0029]本發(fā)明采用燃燒法測定含油率，并設計了本發(fā)明的測定裝置，可保證土樣燃燒完全，減小固體顆粒的損失，以提高燃燒法測定含油率的準確性。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例的透明土含油率的測定裝置的三維結構示意圖。
[0031]圖2為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣上蓋的主視圖。
[0032]圖3為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣上蓋的俯視圖。
[0033]圖4為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣下盒的主視圖。
[0034]圖5為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣下盒的俯視圖。
[0035]圖6為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣分離器的主視圖。
[0036]圖7為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣分離器的俯視圖。
[0037]其中:1為土樣分離器、2為土樣上蓋、3為土樣下盒、4為拉桿、5為鋼絲網分離板、6為圓孔、7為鋼絲篩網、8為槽口。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0039]實施例1
[0040]一種透明土含油率的測定裝置，包括土樣分離器1、土樣上蓋2和土樣下盒3，所述土樣分離器I的一端伸出土樣上蓋2的頂部與土樣上蓋2滑動連接，另一端位于土樣下盒3內，所述土樣上蓋2蓋于所述土樣下盒3上。結構如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例的透明土含油率的測定裝置的三維結構示意圖。
[0041]所述土樣上蓋2的頂部中央位置設有圓孔6，底部設置有槽口 8，通過所述槽口 8將土樣上蓋2蓋于所述土樣下盒3上；所述土樣上蓋2的側壁上設有內外雙層的鋼絲篩網7，鋼絲篩網7的設置可以保證土樣燃燒過程的氧氣供給，所述鋼絲篩網7的孔徑為2500目。結構如圖2和圖3所示，圖2為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣上蓋的主視圖，圖3為圖1所示的透明土含油率的測定裝置中土樣上蓋的俯視圖。
[0042]所述土樣上蓋2的形狀為有蓋的圓柱形，所述土樣上蓋2的外直徑D1與槽口 8的外直徑D3相同，優(yōu)選為50?80mm，所述土樣上蓋2的高度H1優(yōu)選為50?100mm，所述土樣上蓋2的壁厚A1與土樣下盒3的壁厚Δ 6相同，優(yōu)選為2mm，所述土樣上蓋2的材質為鋁。
[0043]所述圓孔6的直徑D2與拉桿4的直徑D 5滿足下式:D 2= D 5+0.2，D2優(yōu)選為3?5mm ο
[0044]所述槽口 8的高度H3優(yōu)選為5?10mm，所述槽口 8的內直徑d 3與槽口 8的外直徑D3滿足下式:d3= D3-0.5。
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