[发明专利]一种适用于低渗透性土的弥散试验方法

说明书

技术领域

本发明属于环境岩土工程领域，具体涉及一种适用于低渗透性土的弥散试验方法。

背景技术

弥散参数是研究污染物在土壤及地下水中迁移转化的最重要参数之一，测定弥散度最可靠办法是进行弥散试验。目前关于水动力弥散参数的研究主要是通过示踪剂模型，采用一维砂柱试验来实现，即装填土柱后用水箱或马氏瓶送示踪剂人工读取电导率间接测定浓度的方式，试验多孔介质主要为粗砂、卵石等，土柱采用烘干的重塑土装填，与原状土存在较大差距。

对于颗粒小、渗透系数低的土(如砂质粉土、粉砂)若采用土柱法，则装填重塑土所需时间长，人力成本大；低渗透性重塑土柱在一定水头压力下存在土柱易断裂、出水量小等现象，对于实验的正常进行造成了较多不便。此外，当前室内弥散试验大都是每隔一定的时间间隔取水样，利用便携式电导率仪测定电导率，这种方法不仅不能保证整个试验过程中对电导率监测的连续型，而且无法较为准确的获得整个试验中电导率的变化值，同时浪费了大量的人力、物力。故针对低渗透性土弥散室内试验研究亟需一种简单高效、连可续测量的测试方法。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种适用于低渗透性土的弥散试验方法，该弥散试验方法对渗透仪腔进行加压消除试验土柱与渗透仪腔之间的空隙；使得试验土柱可以更准确地模拟一维柱体一端持续注入示踪剂水动力弥散过程。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种适用于低渗透性土的弥散试验方法，其特征在于所述弥散试验方法包括以下步骤：向具有柔性侧壁的渗透仪腔内部装填试验土柱；所述渗透仪腔设置在水压室的内部；分别在所述渗透仪腔的两端连接示踪剂注入组件以及示踪剂收集检测组件；所述水压室连接有加压组件，使用所述加压组件对所述水压室的内部注水加压；在保持所述水压室内部水压的同时，使用所述示踪剂注入组件以及所述示踪剂收集检测组件检测所述试验土柱的弥散参数。

装填所述试验土柱的过程包括以下步骤：在所述渗透仪腔的仪腔底盘上依次放置第一透水石片、所述试验土柱、第二透水石片以及仪腔顶盘；在所述试验土柱的侧面套设筒形的所述柔性侧壁，并将所述柔性侧壁的两端分别与所述仪腔顶盘以及所述仪腔底盘密封连接。

所述加压组件包括压力水箱、调压阀以及减压阀；所述压力水箱通过供水管连接所述水压室底部的进水口；所述调压阀以及所述减压阀依次安装在所述供水管上；所述水压室的顶部设置有排气孔，所述排气孔安装有排气孔阀；向所述水压室注水加压具体包括以下步骤：打开所述排气孔阀以及所述调压阀，使用所述压力水箱向所述水压室注水并排出空气；当所述排气孔阀有水溢出时，关闭所述排气孔阀以及所述调压阀。

检测所述试验土柱的弥散参数包括以下步骤：使用所述示踪剂注入组件向所述试验土柱注入蒸馏水，以便驱除所述试验土柱内的气体和盐分；使用所述示踪剂注入组件自下而上向所述试验土柱的下端注入示踪剂溶液，同时使用示踪剂收集检测组件收集所述试验土柱的上端流出的所述示踪剂溶液，并间隔预定时间重复检测从所述试验土柱流出的所述示踪剂溶液的电导率数据；所述示踪剂收集检测组件根据检测到的电导率数据计算流出的所述示踪剂溶液的浓度以及示踪剂的穿透曲线；所述示踪剂收集检测组件根据示踪剂的穿透曲线以及所述试验土柱孔隙度和达西流速计算所述试验土柱的弥散参数。

向所述试验土柱注入蒸馏水的过程中使用所述示踪剂收集检测组件检测穿过所述试验土柱的蒸馏水的电导率，当测得的电导率小于停止阈值或不发生变化时，停止向所述试验土柱注入蒸馏水。

所述示踪剂溶液为5g/L的氯化钠溶液。

所述示踪剂注入组件包括示踪剂容器以及蠕动泵，所述蠕动泵的进水口通过柔性管连接所述示踪剂容器，所述蠕动泵的出水口通过进水管连接所述渗透仪腔的仪腔底盘上的进水口。

所述示踪剂收集检测组件包括示踪剂收集容器、流量计以及弥散参数计算装置；所述示踪剂收集容器通过出水管连接所述渗透仪腔的仪腔顶盘上的出水口，所述流量计安装在所述出水管上，所述弥散参数计算装置的电导率探针设置在所述示踪剂收集容器内部。

述弥散参数计算装置还包括电导率电极模块、信号转化模块以及处理器模块；所述信号转化模块连接在所述电导率电极模块与所述处理器模块之间，所述电导率探针与所述电导率电极模块连接；所述处理器模块间隔预定时间通过所述电导率电极模块采集所述电导率探针检测到的电导率数据，所述处理器模块根据检测到电导率数据计算示踪剂溶液的浓度以及示踪剂溶液的穿透曲线；所述处理器模块根据示踪剂溶液的穿透曲线以及所述试验土柱孔隙度和达西流速计算所述试验土柱的弥散参数。