[发明专利]用于测试非饱和砂土中气体持久性的实验装置

说明书

本发明公开了一种用于测试非饱和砂土中气体持久性的实验装置，包括渗流筒、水头调节单元和称量单元；其中，所述渗流筒包括用于盛放砂土的筒体、用于计算砂土减饱和处理后产生气体体积的顶盖和用于减轻水流对砂土造成冲击的底盖；所述水头调节单元包括与渗流筒的顶盖和底盖连接并在砂土内产生水流的高位水箱和低位水箱；所述渗流筒置于称量单元上，通过称量单元称量渗流筒的质量变化计算砂土逸出气体的体积。本发明的实验装置构造简单，组装方便，能满足减饱和实验阶段计算砂土饱和度变化的需求，并能在气体持久性测试阶段实时记录砂土内气体的逸出量，其渗流长度及渗流路径可根据实验需求自由变换。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，特别是一种适用于测量生物减饱和处理液化砂土中气体持久性的实验装置。

背景技术

砂土地基液化问题是岩土工程研究的重要课题之一，传统的强夯、碎石桩、水泥固化等方法虽行之有效，但因为施工成本高、施工技术要求复杂、耐久性差、对环境危害大等原因无法作为处理大面积砂土液化的处理方法，对于已建建筑下的液化地基处理更是无计可施。目前有学者采用向液化砂土内注入细菌溶液并诱导细菌生成气泡的方法，对砂土进行减饱和处理，并通过振动台、动三轴等试验证明该方法是十分有效的。该方法对环境影响小，绿色环保，应用前景广阔。但将该方法推广到实际应用中还会面临气体持久性的问题。有液化危险的砂土层一般位于地下水位线以下，而地下水很少处于完全静止的状态，当有水流时，减饱和处理产生的气泡会随逐渐消散，如何评估并提高反硝化处理砂土中气体的持久性是许多学者重点关注的问题，然而传统的渗流装置不能满足减饱和处理和气体持久性测试两个过程的需求。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种可以对砂土进行减饱和处理并在不扰动处理后的砂土的基础上进行气体持久性测试的实验装置。

技术方案：本发明用于测试非饱和砂土中气体持久性的实验装置，包括渗流筒、水头调节单元和称量单元；其中，渗流筒包括用于盛放砂土的筒体、用于计算砂土减饱和处理后产生气体体积的顶盖和用于减轻水流对砂土造成冲击的底盖；水头调节单元包括与渗流筒的顶盖和底盖连接并在砂土内产生水流的高位水箱和低位水箱；渗流筒置于称量单元上，通过称量单元称量渗流筒的质量变化计算砂土逸出气体的体积。

优选的，顶盖自上而下包括排气室、测量室和过滤室，其中，排气室的顶部开设连接口和注水孔。进一步地，排气室为圆锥形，其顶部中心处开设连接口并安装阀门，偏离顶部中心处开设注水孔。

底盖自上而下包括过滤室和缓冲室，其中，所述缓冲室底部开设连接孔并安装阀门。

渗流筒和称量单元之间还设有固定底座，该固定底座上设有用于渗流筒纵向布置的纵向空腔或横向布置的横向凹槽。

当渗流筒纵向布置于固定底座时，底盖底部与高位水箱通过管道连接，顶盖顶部与低位水箱通过管道连接，或者底盖底部与低位水箱通过管道连接，顶盖顶部与高位水箱通过管道连接；当渗流筒横向布置于固定底座时，底盖底部与高位水箱通过管道连接，顶盖顶部与低位水箱通过管道连接。

水头调节单元还包括供水箱，高位水箱和低位水箱通过管道与供水箱连接。进一步地，高位水箱和低位水箱内设有溢水隔板将水箱内部分为溢水区和蓄水区，该溢水隔板的高度低于水箱壁。水头调节单元还包括支架，并在该支架上设有高度刻度，高位水箱和低位水箱设于支架上。高位水箱和低位水箱上设有指示箭头，该指示箭头的高度和溢水隔板的高度相同。

有益效果：与现有技术相比，本发明的实验装置构造简单，组装方便，能满足减饱和实验阶段计算砂土饱和度变化的需求，并能在气体持久性测试阶段实时记录砂土内气体的逸出量，其渗流长度及渗流路径可根据实验需求自由变换，同时，该实验装置成本低廉，适用性广。

附图说明

图1为本发明实验装置的组装示意图；

图2(a)为渗流筒的结构示意图；