一种非破坏性去除土体试样中可溶性离子的实验装置的制作方法

本发明涉及环境工程及土力学领域，具体涉及一种非破坏性去除土体试样中可溶性离子的实验装置。

背景技术：

土体工程特性特殊，其组成成分也较多，其中化学组成更为复杂，含有不通化学成分的土体，其力学及其他工程特性均有所不同，因此研究去除化学离子之后的土体的工程特性演变具有较大的意义和价值。一般情况下，较多采用竖向渗流的方法淋滤土体中的可溶性化学离子，但实际上，土体在竖向渗流的作用下，其微观颗粒的布局将受到影响，从而影响到土颗粒之间的应力传递以及土体整体的工程特性。因此需要发明一种占地较小，试验可控性较强的试验装置，能使在有效去除土体试样中可溶性化学离子的同时，能保持试样原有特征特性，另一方面则节约人力、物力以及财力的投入。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够有效去除土体试样中可溶性化学离子，并保持试样原有特征特性，占地较小，试验可控性较强的非破坏性去除土体试样中可溶性离子的实验装置。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括密闭的缸体，所述缸体内依次设置有纯水室、试样室和废水室，纯水室和试样室间设置有上游透水石，试样室和废水室间设置有下游透水石，所述纯水室上设置有进水口，进水口连接纯水源，所述废水室上设置有出水口。

所述缸体的上端开口，缸体上端设置有能够与缸体密闭连接的顶盖。

所述顶盖通过橡胶垫与缸体密封连接。

所述进水口设置在顶盖上，进水口一端连通纯水室，另一端连接纯水源。

所述出水口设置在废水室底部。

所述进水口和出水口上均设置有开闭阀门，进水口上还设置有压力表。

所述缸体的底部固定设置有不透水底板，所述上游透水石和下游透水石固定设置在不透水底板上。

所述不透水底板上开设有两个透水石卡槽，所述上游透水石和下游透水石的底部固定在透水石卡槽内。

所述缸体采用不锈钢制成，截面为矩形。

与现有技术相比，本发明在密闭的缸体内设置纯水室、试样室和废水室，纯水室和试样室间设置有上游透水石，试样室和废水室间设置有下游透水石，纯水从进水口进入纯水室，供水可采用常压供水或可根据需要进行高压供水从而加快淋滤速度，纯水室充满纯水后，为去除试样室中土体离子提供纯水以及渗透势，纯水室的纯水通过上游透水石渗透进试样室，上游透水石为纯水通过提供通畅的通道，并使得土体试样在饱水后不至于在重力作用下崩解，从而能维持试样的原始形态，渗透进试样室的纯水对试样进行可溶性离子的去除，试样室内携带有可溶性离子的水通过下游透水石渗透进废水室，下游透水石保证水能顺利通过，但试样本身的颗粒则不能通过透水石，达到通水并保护试样的作用，废水室的废水通过出水口排出，完成土体试样中可溶性离子的去除，本发明能够有效去除土体试样中可溶性化学离子，并保持试样原有特征特性，占地较小，试验可控性较强，且结构简单，操作方便，成本低廉。

进一步，缸体顶部设置密闭连接的顶盖，方便了取放试样。

进一步，进水口和出水口上均设置有开闭阀门，利用开闭阀门控制进水和出水，进水口上还设置有压力表，压力表能够及时测量水压，以便选取合适的高压供水加快淋滤速度。

进一步，缸体的底部固定设置有不透水底板，不透水底板上开设有两个透水石卡槽，利用透水石卡槽固定上游透水石和下游透水石，固定的更加牢靠，保证了整个装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为缸体的内部结构示意图；

图3为不透水底板的结构示意图；

其中，1-进水口、2-橡胶垫、3-试样室、4-顶盖、5-下游透水石、6-出水口、7-废水室、8-不透水底板、9-上游透水石、10-纯水室、11-缸体、12-透水石卡槽。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。

参见图1和图2，本发明包括密闭的缸体11，缸体11采用高强度的不锈钢制成，截面为矩形，缸体11的上端开口，缸体11上端设置有顶盖4，顶盖4通过橡胶垫2与缸体11密封连接。缸体11内依次设置有纯水室10、试样室3和废水室7，纯水室10和试样室3间设置有上游透水石9，试样室3和废水室7间设置有下游透水石5，纯水室10连接有进水口1，进水口1设置在顶盖4上，进水口1一端连通纯水室10，另一端连接纯水源。进水口1连接纯水源，废水室7上设置有出水口6，出水口6设置在废水室7底部，进水口1和出水口6上均设置有开闭阀门，进水口1上还设置有压力表。

参见图3，缸体11的底部固定设置有不透水底板8，上游透水石9和下游透水石5固定设置在不透水底板8上。不透水底板8上开设有两个透水石卡槽12，上游透水石9和下游透水石5的底部固定在透水石卡槽12内。

本发明包括缸体11、进水口1、纯水室10、上游透水石9、试样室3、下游透水石5、废水室7、出水口6、不透水底板8、橡胶垫2、顶盖4。缸体11的主体截面为矩形，主要材质为高强度不锈钢材质，从而保证在试验过程中不发生变形。

进水口1设置在纯水室10一侧，通过顶盖4进入纯水室10，起到提供纯水的作用，进水口1上设置开闭阀门，供水可采用常压供水或可根据需要进行高压供水从而加快淋滤速度；

纯水室10设置于试样室3上游，纯水通过进水口1进入纯水室10，在纯水室10充满纯水后，为去除试样室中土体离子提供纯水以及渗透势；

上游透水石9设置于试样室3左侧，将纯水室10与试样隔开，为纯水通过提供通畅的通道，并使得土体试样在饱水后不至于在重力作用下崩解，从而能维持试样的原始形态；

试样室3用于放置土体试样，土体试样可根据实际工况选择原状土或重塑土，亦可为其他材质试样；

下游透水石5设于试样室3后方，将废水室7和试样隔开，保证通过试样的纯水能顺利通过透水石，但试样本身的颗粒则不能通过透水石，达到通水并保护试样的作用；

废水室7位于下游透水石5后方，用于收集经由试样后透过透水石的携带离子的废水；

出水口6连接外界与废水室7，用于将废水室7的含离子废水及时排出，出水口6上设置了开闭阀门，在试验进行的过程中，要保持阀门打开，保证废水排出通畅，比至于返流回试样室；

不透水底板8放置于缸体11的底部，不透水底板8为严格不透水材料制成，其上预留有用于放入上、下游透水石的卡槽，从而起到固定透水石以及土体试样的作用；

橡胶垫2位于顶盖4与缸体顶部之间，保证顶盖4盖严后的密封性；顶盖4用于在安装试样结束后加盖密封，顶盖4上开设了进水口1。

本发明的工作过程：纯水从进水口1进入纯水室10，纯水室10充满纯水后，为去除试样室中土体离子提供纯水以及渗透势，纯水室10的纯水通过上游透水石9渗透进试样室3，渗透进试样室3的纯水对试样进行可溶性离子的去除，试样室3内携带有可溶性离子的水通过下游透水石5渗透进废水室7，废水室7的废水通过出水口6排出，完成土体试样中可溶性离子的去除。

本发明能够有效去除土体试样中可溶性化学离子，并保持试样原有特征特性，占地较小，试验可控性较强，操作方便安全，具有良好的使用和推广价值。