一种新型透明砂土真空饱和制配装置及其使用方法

本发明涉及透明土模型试验，特别涉及一种新型透明砂土真空饱和制配装置及其使用方法。

背景技术：

1、透明土模型试验是一种利用透明土和光学观测技术来模拟和研究土体内部变形、渗流等岩土工程问题的方法。透明土是由透明土颗粒和具有相同或相近折射率的孔隙流体组成的人工合成材料，具有与天然土相似的岩土工程性质。

2、透明砂土的制配通常是先配好折射率相匹配的孔隙液体(矿物油)，然后将熔融石英砂通过砂雨法撒入孔隙液体中，最后将制配好的透明土放入真空缸里抽真空。然而，这种方法会在砂土撒入过程中带入气泡，且土体表面不方便找平。

3、因此，亟需开发一种新型透明砂土真空饱和制配装置及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型透明砂土真空饱和制配装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种新型透明砂土真空饱和制配装置，包括：真空饱和缸、透明土模型槽、透水石、透水板、和橡胶塞。

3、所述真空饱和缸的上端具有密封盖。所述密封盖上设置有真空阀门和注液阀门。所述真空阀门与真空泵联通。所述注液阀门与注液泵联通。所述真空饱和缸的底壁上具有垫台。

4、所述透明土模型槽为上端敞口且内中空的桶体结构。所述透明土模型槽的底壁上设置有贯通底板的渗出孔。所述渗出孔为台阶孔。所述透明土模型槽的槽底铺设透水石上。

5、所述透水板采用透明材质制得。所述透水板的板面上设置透水孔。

6、工作时，所述透明土模型槽布置在真空饱和缸的内腔中。所述透明土模型槽搁置在垫台上。所述透明土模型槽的内腔中填筑有透明土固体颗粒。所述透水板容置在透明土模型槽的内腔中，且铺敷在透明土固体颗粒上。透明土制配完成后，橡胶塞嵌入渗出孔中。

7、进一步，所述透明土模型槽采用亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或透明尼龙制得。

8、进一步，所述透水石采用砂砾粘接制成。

9、进一步，所述透水板采用亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或透明尼龙制得。

10、进一步，所述透明土模型槽的底板厚度大于侧板厚度。

11、进一步，所述透明土模型槽的底板厚度为15mm，侧板厚度为5mm。

12、进一步，所述渗出孔的小径段面向透明土模型槽的内腔。

13、本发明还提供根据上述装置的透明砂土配置方法，包括以下步骤：

14、1)制配折射率与透明土固体颗粒匹配的孔隙液体。

15、2)采用砂雨法将透明土固体颗粒均匀撒入透明土模型槽的内腔中，直至达到试验要求高度。对透明土固体颗粒上表面进行找平。

16、3)将透明土模型槽放入真空饱和缸中，将透水板铺敷在透明土固体颗粒上。使用真空泵对真空饱和缸进行抽真空处理。

17、4)待真空饱和缸处于真空状态后，使用注液泵将孔隙液体灌注至真空饱和缸中。所述孔隙液体淹没透明土模型槽。透明模型槽内腔的孔隙液体充填透明土固体颗粒之间的间隙。

18、5)将橡胶塞嵌入渗出孔，并静止一段时间。

19、进一步，步骤3)中，透水板上放置有配重。

20、进一步，所述透明土固体颗粒为熔融石英砂、无定型硅粉、碎玻璃、聚碳酸酯或无定型硅胶。所述孔隙液体为二水溴化钙溶液、焦磷酸钾溶液、六水氯化镁溶液或15号白油与正12烷混合物。

21、本发明的技术效果是毋庸置疑的：操作简单、成本低，可减少透明土土体中的气泡，增加土体透明度和土体表面平整度，并提高土体制配效率。

技术特征：

1.一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于，包括：真空饱和缸(1)、透明土模型槽(2)、透水石(3)、透水板(4)、和橡胶塞(5)；

2.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透明土模型槽(2)采用亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或透明尼龙制得。

3.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透水石(3)采用砂砾粘接制成。

4.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透水板(4)采用亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或透明尼龙制得。

5.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透明土模型槽(2)的底板厚度大于侧板厚度。

6.根据权利要求5所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透明土模型槽(2)的底板厚度为15mm，侧板厚度为5mm。

7.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述渗出孔(201)的小径段面向透明土模型槽(2)的内腔。

8.根据权利要求1所述装置的透明砂土配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：步骤3)中，透水板(4)上放置有配重。

10.根据权利要求1所述的一种新型透明砂土真空饱和制配装置，其特征在于：所述透明土固体颗粒为熔融石英砂、无定型硅粉、碎玻璃、聚碳酸酯或无定型硅胶；所述孔隙液体为二水溴化钙溶液或15号白油与正12烷混合物。

技术总结
发明提供一种新型透明砂土真空饱和制配装置及其使用方法。该装置通过在模型槽底部开孔，在模型槽内部底板处设置透水石，在土体顶部设置多孔亚克力板，实现透明土的真空饱和配制，制配好后的透明土，利用橡胶塞将模型槽底部的小孔密封，可直接用于透明土模型试验。该装置主要由亚克力、橡胶和透水石材料制成。该装置通过在模型槽底部开孔，并用橡胶塞密封，先制配干砂，抽真空后注入孔隙液体，改变了常见的先制配液体再撒入土颗粒的透明土制配工序。该装置操作简单、成本低，可减少透明土土体中的气泡，增加土体透明度和土体表面平整度，并提高土体制配效率。

技术研发人员：周航,童龙勇,刘汉龙,陈荣淋,丁选明,张立婷
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16