利用两端独立控温的圆筒装置进行水盐迁移实验的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水盐迀移实验方法，具体涉及一种利用两端独立控温的圆筒装置 进行水盐迀移实验的方法。
【背景技术】
[0002] 在我国，盐渍土主要集中分布在西北内陆干旱地区，如新疆、青海、甘肃等省，且盐 渍化程度较高。在这些地区修建的铁路和公路工程，路基不可避免地发生次生盐渍化，在昼 夜温差大和季节性温差较大的极端环境下，次生盐渍化路基易发生冻胀、盐胀和溶陷病害， 从而导致道路路基的破坏。
[0003] 目前，我国对盐渍土地区道路研究处于起步阶段，未见相关规范和标准针对上述 情况提出冻融循环和水盐迀移的室内模拟试验装置和实验方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种利用两端独立控温的圆筒装置进行水盐迀移实验的方 法，可有效地模拟盐渍土地区路基冻融循环过程和水盐迀移过程。
[0005] 本发明所采用的技术方案为： 利用两端独立控温的圆筒装置进行水盐迀移实验的方法，其特征在于： 由以下步骤实现： (1) 在两端独立控温的圆筒装置中装填试样，装填试样时，首先在试筒的底部铺l〇cm 的中砂反滤层，采用人工击实，然后在反滤层上装填土样，土样在击实的过程中层与层之间 做拉毛处理； (2) 土样分层装填，每层厚h，按照下式计算每层土样质量；用重锤击实，根据击实厚度 控制土样的压实度；
式中： w-土样的最佳含水率； Faf-土样的干密度;-土样的最大干密度； D%一土样规定的压实度； / 一土样的湿密度； m-每层土样质量 R-圆筒内径； h 一每层填土尚度； (3) 为避免土样装填击实过程中对圆筒传感器预留孔内的传感器造成损坏，温度或水 分传感器采用预留孔后埋入的方式，即：预留孔内预先插入直径相当的表面光滑的金属棒 或钢筋，待土样填筑压实后拔出金属棒，同时插入温度或水分传感器； (4) 盛水器皿内加卤水，水面至圆筒进水口预留孔以上2cm，实验过程维持盛水器皿中 水位不变； (5) 冻融循环实验开始前，在圆筒上端试样顶部放置略小于圆筒内径的玻璃板或其他 刚性平板，在其上直径方向两端放置百分表测量冻融循环过程中土体的冻胀量和融沉量； (6) 冻融循环实验过程中采用温度传感器监测土样的温度变化，通过圆筒上端和下端 可调温设备使土体温度达到需要的温度梯度； (7) 冻融循环过程中，通过圆筒上端放置的百分表读取土体的冻胀量和融沉量，一次冻 融循环实验应至少观测两次百分表读数； (8) 冻融循环实验结束后或实验达到预设的周期，取每层土进行含水率与含盐量测定， 绘制含水率、含盐量与高度关系曲线，即水盐迀移曲线。
[0006] 所述两端独立控温的圆筒装置具有如下结构： 包括置于盛水器皿中的大口径的圆筒，圆筒筒壁自上而下设置若干传感器预留孔，圆 筒底缘环周设置有若干进水口预留孔； 圆筒内壁上下两端均环周设置有缠绕型的铜管，上下铜管通过连接导管分别与圆筒外 部的上端可调温设备和下端可调温设备连接； 圆筒为亚克力材质，高1 ·0~2·0m，外径30~65cm，内径28·4~63·4cm，壁厚1 ·6cm; 圆筒筒壁的传感器预留孔上下间隔为15cm，直径为lcm; 圆筒底缘的进水口预留孔间隔为2cm，直径为5mm; 圆筒内壁上下两端的铜管直径为0.8cm，上端铜管距圆筒筒体上端面15cm，高度20cm， 下端铜管距圆筒筒体下端面15cm，高度10cm; 圆筒筒体外环套有保温棉。
[0007] 本发明具有以下优点： 1}所用的试筒直径和高度较大，有效地扩大了所装土样的粒度范围，可满足不同道 路填料粒径的需要。
[0008] ②亚克力有机玻璃的热传导系数为0.2WAm · °C)，而铜管的热传导系数为379.14 (m· °C)，相当于有机玻璃的2000倍。所以，亚克力圆管起到了有效地保温作用，铜管中的高 低温能量可全部传递给圆筒内的土体或其他填充物，试验过程中热量损耗大大减小了。
[0009] ③利用圆筒内壁缠铜管进行温度控制，大大加快了升温或降温速率。根据试验验 证，7小时内试筒内土体的降温幅度可达到20度左右。
[0010] ④温度梯度可调幅度大。通过圆筒上端可调温设备和下端可调温设备，可以实现-40°C~100°C范围内多种温度梯度(温度场），可以模拟多种极端温度环境下的冻融循环实 验和水盐迀移实验。
[0011]⑤装置上部可敞口，模拟大气蒸发过程;盛水可模拟降雨入渗试验。
【附图说明】
[0012 ]图1为本发明试验装置结构图。
[0013]图中，1一铜管，2-圆筒，3-保温棉，4 一传感器预留孔，5-进水口预留孔，6-盛 水器皿，7-下端可调温设备，8-上端可调温设备，9 一连接导管。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0015] 本发明涉及的水盐迀移实验方法，是基于两端独立控温的圆筒装置进行的，该装 置可有效地同时模拟盐渍土地区路基冻融循环过程和水盐迀移过程，试验装置简单。
[0016] 上述两端独立控温的圆筒装置包括置于盛水器皿6中的大口径的圆筒2,圆筒2筒 体外环套有保温棉3。圆筒2筒壁自上而下设置若干传感器预留孔4,圆筒2底缘环周设置有 若干进水口预留孔5。圆筒2内壁上下两端均环周设置有缠绕型的铜管1，上下铜管1通过连 接导管9分别与圆筒2外部的上端可调温设备8和下端可调温设备7连接。
[0017 ] 圆筒2为亚克力材质，高1.0~2.0m，外径30~65cm，内径28.4~63.4 cm，壁厚 1.6cm。圆筒2筒壁的传感器预留孔4上下间隔为15cm，直径为lcm。圆筒2底缘的进水口预留 孔5间隔为2cm，直径为5mm〇
[0018] 圆筒2内壁上下两端的铜管1直径为0.8cm，上端铜管1距圆筒2筒体上端面15cm，高 度20cm，下端铜管1距圆筒2筒体下端面15cm，高度10cm。利用圆筒2内壁缠绕铜管1进行温度 控制，大大加快了升温或降温速率。
[0019] 上述装置主要模拟路基冻融循环作用下的水盐迀移，考虑路基顶面的蒸发作用。 土样为砂砾，取自青海省格尔木市昆仑山砂石料场。砂砾初始含盐量0.542%，所含盐分为氯 盐。实验时，需要制备高80cm的试样。制备时将试样共分16层，每层土样高为5cm。按照要求 击实度94%和最佳含水率8.5%，计算各层土样质量。每层装填