[发明专利]一种直流接地极附近土壤电渗透系数测量装置和试验方法

权利要求书

1.基于直流接地极附近土壤电渗透系数测量装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将土样装入土壤槽(4)中，然后将土样均匀压实 ，并使得土样与阳极板(1)和阴极板(2)等高；静置后量取容器中收集的水，量取容器中水的体积；

步骤2、将含水率传感器(11)插入土样中，用烧杯(10)收集由于电渗透作用排出的水分，打开电源，按照试验的设定，通入直流电流；

步骤3、对土样不同位置处的含水率进行记录，并且每隔设定时间，测量烧杯(10)中收集到的水的体积，并观察记录土样表面产生的变化；

步骤4、在达到试验设定的时间后，关闭电源，对最终从排水口(17)排出的水的总重量进行称量；

步骤5、计算电渗排水速率和电渗透系数；

步骤6、改变电源的电压大小，从而改变土样中电流密度的大小，重复试验得到不同电流密度下的电渗透系数；

所述直流接地极附近土壤电渗透系数测量装置包括含水率传感器(11)，相邻且连通的集水槽(5)和用于放置土样的土壤槽(4)，所述含水率传感器(11)，用于测量土样的含水率，所述土壤槽(4)中设置有阳极板(1)和阴极板(2)，所述阳极板(1)和阴极板(2)与电源连接，所述集水槽(5)底面开设有排水口(1 7)，所述排水口(1 7)下方设置有用于收集试验中流出液体的容器；

所述步骤5中，电渗排水速率计算过程如下：

1)计算土壤水分减少的总速率v₁：

其中，ΔQ为土壤含水率的变化量；s为土样横截面面积；L为计算区域的长度；

2)计算电解水的速率v_H，计算过程为：

I为土壤通流大小；t为电流通流时间；F为法拉第常数；V₂为电解水的体积；为水的密度；为水的相对摩尔质量；

3)计算自重作用水分流失速率v_g：

式中，V₁为步骤1中的容器中水的体积；V_s为土样体积；t₀为步骤1中的静置时间；

4)计算电渗排水速率v_e：v_e＝v₁-v_H-v_g；

所述步骤5中，通过下式计算电渗透系数：

其中k_e为电渗透系数；D为土壤两边边界端电势测量的间距；φ_e为土样两端的电势差。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述步骤1中，土样装入土壤槽(4)中时，在土样和阳极板(1)之间加入焦炭层。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述的集水槽(5)和土壤槽(4)之间通过阴极板(2)隔开，所述阴极板(2)上自上至下开设有多个排水孔。

4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述阴极板(2)外包覆有网纱。

5.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述测量装置还包括用于测量土样温度的温度传感器。

6.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述电源两端连接有电压表(13)。

7.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述集水槽(5)和土壤槽(4)均设置在称重装置上。