一种透明土含油率的测定装置及测定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种透明土含油率的测定装置及测定方法。
【背景技术】
[0002]采用真实土体进行岩土工程模型试验时，一般仅能观测模型边界面上的位移场，如需观测内部变形情况，则需通过埋设传感器来实现，该方法不仅会影响土体的变形特征，而且无法得到连续的土体位移场。Iskander等(Transparent Amorphous Silica to ModelClay, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.2002)米用白油和正十二烷质量比1:1的混合液，与无定形二氧化硅粉末混合配制得到透明土，并结合光学观测仪器，实现了非介入式土体内部连续位移场的观测。含油率为透明土的一项重要物理指标，Iskander等在测定该项指标时采用传统的烘干法，使用烘干法测定不仅测定时间长(105°C下烘48小时)，而且由于白油沸点高无法蒸发，使得土样内始终有孔隙液体的存在，导致很难判断正十二烷是否已完全蒸发，很难准确测得透明土含油率。
[0003]由于白油和正十二烷均为可燃物，因此也可参考《土工试验规程》SL237—1999中所述的燃烧法，但模拟软土的透明土中所含的无定形二氧化硅颗粒粒径较小，采用该规程所述称量盒进行试样燃烧时，会导致无定形二氧化硅颗粒随着火焰“飘浮”到称量盒外，且燃烧过程中透明土会出现“爆裂”现象(块状透明土外部先燃烧形成颗粒包裹外壳，外壳内部土样燃烧过程中会使外壳出现“爆裂”现象)，使部分固体颗粒“逃窜”到称量盒外，以上两个问题均会使透明土中的无定形二氧化硅颗粒减小，从而影响透明土含油率测定的准确性。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种透明土含油率的测定装置，用于测定透明土的含油率。
[0005]本发明的另一个目的是提供一种使用上述测定装置测定透明土含油率的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种透明土含油率的测定装置，包括土样分离器、土样上盖和土样下盒，所述土样分离器的一端伸出土样上盖的顶部与土样上盖滑动连接，另一端位于土样下盒内，所述土样上盖盖于所述土样下盒上。
[0008]所述土样上盖的顶部中央位置设有圆孔，底部设置有槽口，通过所述槽口将土样上盖盖于所述土样下盒上，所述土样上盖的侧壁上设有内外双层的钢丝筛网。
[0009]所述土样上盖的形状为有盖的圆柱形，所述土样上盖的外直径槽口的外直径D3相同，优选为50?80mm，所述土样上盖的高度H丨优选为50?100mm，所述土样上盖的壁厚A1与土样下盒的壁厚Δ 6相同，优选为2mm，所述土样上盖的材质为铝。
[0010]所述圆孔的直径D2与拉杆的直径D 5满足下式:D 2= D 5+0.2，D2优选为3?5mm。[0011 ] 所述槽口的高度H3优选为5?10mm，所述槽口的内直径d 3与槽口的外直径D 3满足下式:d3= D 3-0.5。
[0012]所述钢丝筛网的孔径为2500目。
[0013]所述土样分离器包括拉杆和钢丝网分离板，所述拉杆垂直于所述钢丝网分离板，所述拉杆的一端焊接固定位于所述钢丝网分离板的中心位置，所述拉杆穿过所述圆孔伸出所述土样上盖的顶部。
[0014]所述钢丝网分离板的形状为圆形，所述钢丝网分离板的直径D4与土样下盒的外直径队和土样下盒的壁厚△ 6满足下式:D4=D6-2*A6-1 ;所述钢丝网分离板上设置有若干个孔径为0.5mm的圆形小孔。
[0015]所述拉杆的形状为圆柱形，所述拉杆的长度L5与土样上盖的高度H1和土样下盒的尚度Η6?两足下式:L 5= H ι+Η6+50ο
[0016]所述土样下盒的形状为有底的圆柱形。
[0017]所述土样下盒的外直径队与槽口的内直径(13满足下式:D6= d3-0.5 ;所述土样下盒的高度H6优选为40?60mm，材质为铝。
[0018]一种使用上述测定装置测定透明土含油率的方法，包括以下步骤:
[0019]步骤一:称量透明土含油率的测定装置的重量为G1;
[0020]步骤二:取透明土 5?10g，置于土样下盒内，称量透明土含油率的测定装置和透明土的总重量为G2;
[0021]步骤三:点燃土样下盒中的透明土，盖上土样上盖，上下拉动并旋转土样分离器的拉杆，待透明土燃烧完全后，称量透明土含油率的测定装置与燃烧后剩余透明土的总重量为G3;
[0022]步骤四:计算土样含油率ω ;
[0023]步骤五:重复步骤一至四至少三次，并计算几次测得的含油率的平均值。
[0024]所述透明土是由质量比为1:1的白油和正十二烷的混合液，与无定形二氧化硅混合配制而成。
[0025]所述含油率ω的计算公式如下:ω = (G2-G3V(G3-G1)XlOOl
[0026]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果:
[0027]本发明的透明土含油率的测定装置具有结构简单、使用方便、制作成本低、测定快速、准确性高的优点；在土样燃烧时可保证土样燃烧完全、减小固体颗粒损失，使透明土含油率得到快速、准确的测定。
[0028]本发明采用燃烧法，相比传统的烘干法，主要优点为测定快速。
[0029]本发明采用燃烧法测定含油率，并设计了本发明的测定装置，可保证土样燃烧完全，减小固体颗粒的损失，以提高燃烧法测定含油率的准确性。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例的透明土含油率的测定装置的三维结构示意图。
[0031]图2为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样上盖的主视图。
[0032]图3为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样上盖的俯视图。
[0033]图4为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样下盒的主视图。
[0034]图5为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样下盒的俯视图。
[0035]图6为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样分离器的主视图。
[0036]图7为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样分离器的俯视图。
[0037]其中:1为土样分离器、2为土样上盖、3为土样下盒、4为拉杆、5为钢丝网分离板、6为圆孔、7为钢丝筛网、8为槽口。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0039]实施例1
[0040]一种透明土含油率的测定装置，包括土样分离器1、土样上盖2和土样下盒3，所述土样分离器I的一端伸出土样上盖2的顶部与土样上盖2滑动连接，另一端位于土样下盒3内，所述土样上盖2盖于所述土样下盒3上。结构如图1所示，图1为本发明实施例的透明土含油率的测定装置的三维结构示意图。
[0041]所述土样上盖2的顶部中央位置设有圆孔6，底部设置有槽口 8，通过所述槽口 8将土样上盖2盖于所述土样下盒3上；所述土样上盖2的侧壁上设有内外双层的钢丝筛网7，钢丝筛网7的设置可以保证土样燃烧过程的氧气供给，所述钢丝筛网7的孔径为2500目。结构如图2和图3所示，图2为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样上盖的主视图，图3为图1所示的透明土含油率的测定装置中土样上盖的俯视图。
[0042]所述土样上盖2的形状为有盖的圆柱形，所述土样上盖2的外直径D1与槽口 8的外直径D3相同，优选为50?80mm，所述土样上盖2的高度H1优选为50?100mm，所述土样上盖2的壁厚A1与土样下盒3的壁厚Δ 6相同，优选为2mm，所述土样上盖2的材质为铝。
[0043]所述圆孔6的直径D2与拉杆4的直径D 5满足下式:D 2= D 5+0.2，D2优选为3?5mm ο
[0044]所述槽口 8的高度H3优选为5?10mm，所述槽口 8的内直径d 3与槽口 8的外直径D3满足下式:d3= D3-0.5。
[00