[发明专利]一种用于高压实膨润土试验的渗压装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种用于高压实膨润土试验的渗压装置及试验方法，渗压装置包括底部注水排气机构、设置在底部注水排气机构上的侧面封闭机构以及插设在侧面封闭机构中并与侧面封闭机构滑动连接的活塞，底部注水排气机构、侧面封闭机构与活塞之间围合成膨润土试验腔，该膨润土试验腔呈方形，并且膨润土试验腔的高度小于宽度；试验时，分别将平行于压实方向的膨润土试样及垂直于压实方向的膨润土试样置于膨润土试验腔中进行试验。与现有技术相比，本发明能够减小在量测膨润土试样膨胀力和渗透系数方向上的厚度，避免膨润土水化不均匀的影响，适用于测量高压实膨润土在平行于压实方向和垂直于压实方向上的膨胀力与渗透系数。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种用于高压实膨润土膨胀力与渗透特性测量的渗压装置及试验方法。

背景技术

高放废物地质处置库中常采用单向压实的膨润土块作为缓冲回填材料。在将自然状态下粉末状的膨润土单向压实成具有一定干密度的高压实土块过程中，土体会产生各向异性结构，进而导致高压实土块的膨胀、渗透特性具有各向异性。

目前，用于研究高压实膨润土膨胀与渗透各向异性的装置按照所用试样几何形状可分为两类：采用立方体状试样，或圆饼状试样。这两类装置均在试样的平行压实方向与垂直压实方向上设有压力传感器，在膨胀力试验中可同时采集两个方向上的膨胀力发展数据。然而，这两类试验装置均存在一定的局限性。对于立方体状试样试验装置来说，当试样尺寸过大时，土体难以完全饱和；尺寸过小，则装置对试验结果影响较大，尺寸效应明显。对于圆饼状试样试验装置来说，水化不均匀导致垂直压实方向上膨胀力数据采集点的数据代表性较差，不能反映试样整体膨胀情况。同时，由于两类试验装置在侧向设有传感器，不利于开展渗透各向异性试验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于高压实膨润土试验的渗压装置及试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于高压实膨润土试验的渗压装置，该渗压装置包括底部注水排气机构、设置在底部注水排气机构上的侧面封闭机构以及插设在侧面封闭机构中并与侧面封闭机构滑动连接的活塞，所述的底部注水排气机构、侧面封闭机构与活塞之间围合成膨润土试验腔，该膨润土试验腔呈方形，并且所述的膨润土试验腔的高度小于宽度。

作为优选的技术方案，所述的膨润土试验腔的长度和宽度相等，高度小于长度及宽度，且高度为宽度的15-25％。例如：膨润土试验腔的长度为45-55mm，宽度为45-55mm，高度为5-15mm。将方形片状的膨润土试样放置在膨润土试验腔里，膨胀力和渗透系数的量测在较薄的厚度(10mm左右)方向实现，不仅易于达到膨润土试样在试验过程中充分水化的目的，还可使膨胀力和渗透系数的量测数据更能准确反映整个试样的特性。

进一步地，所述的底部注水排气机构包括底板以及分别开设在底板内的底板注水通道、底板排气通道，所述的底板上设有与底板注水通道相连通的底板注水孔以及与底板排气通道相连通的底板排气孔。底板注水通道通过底板注水孔向膨润土试验腔内注水，膨润土试验腔内的气体通过底板排气孔进入底板排气通道内进而排出至大气中。

进一步地，所述的底板注水通道的一端设有底板注水阀门，另一端通过底板注水孔与膨润土试验腔相连通，所述的底板排气通道的一端设有底板排气阀门，另一端通过底板排气孔与膨润土试验腔相连通。

进一步地，所述的侧面封闭机构包括四个分别设置在底板上并围合在一起的侧板，所述的活塞的底部沿竖直方向移动设置在四个侧板之间。底板、四个侧板及活塞从六个方向对方形膨润土试验腔进行封闭，围合成封闭的膨润土试验腔，便于将膨润土试样置于膨润土试验腔内进行试验。

进一步地，所述的活塞内开设有至少一个活塞排气通道，所述的活塞排气通道的一端与膨润土试验腔相连通，另一端与大气相连通。活塞排气通道便于膨润土试验腔内的气体排出。