一种岩土材料基质吸力测试装置和测试方法

本发明涉及非饱和土试验领域，具体涉及一种岩土材料基质吸力测试装置和测试方法。

背景技术：

1、在常规的土水特征曲线试验中最为普遍的制样方法便是分别焖制不同含水率的土样，再通过控制干密度将土样压制成形，期望保证土样具有相同的细观结构。然而常规制样方法耗时长，并且含水率不同时，土体的压缩特性不同，便难以保证每一个土样的细观结构都相同，最终便导致试验所得的数据有较大误差。例如超低含水率土样分散，粘聚性低，采用静压法压制后也无法保持其形状，极易溃散；而高含水率土样，压缩性低呈软塑状，难以击实到给定干密度。由于不同含水率土样压缩特性差异明显，导致即便干密度相同，不同含水率土样的微观结构也存在较大差异，进而无法准确反映不同含水率下的非饱和土基质吸力特征。

2、此外，尽管通过水膜迁移法可以制备超低含水率和高含水率的土样，但由于水膜迁移法速率缓慢，在现在的土水特征曲线试验中很少有人采用此法来制备土样。

3、滤纸法测定基质吸力仅需恒温恒湿的密封罐、烘干箱、滤纸，以及高精度电子秤，其操作流程简单，所需试验设备易得，且可以测定超低含水率的基质吸力，故滤纸法已成为了当前测试基质吸力的常用方法。然而滤纸法依赖人员操作规范性和容器的密闭性，常规的密闭容器无法很好的满足快速取放滤纸和土样的要求，很容易影响最终试验的数据。当前没有规范化的基质吸力测试装置和测试流程，这大大降低了试验的准确性。同时，长时间的基质吸力测试过程中，潮湿环境下，滤纸易发霉，霉菌的存在导致无菌水含量和滤纸质量发生难以估算的变化，无法准确测得实际的滤纸吸水量和基质吸力

4、不同人员采用不同的实验方法测试结果不径相同。非饱和土土水特征曲线试验中对试验人员的操作规范要求较高，好的操作规范可以保证试验数据的准确性。现如今，该试验便缺少一个规范化的测试流程，试验人员只有按照过往的经验来进行试验，这不仅会大大影响实验进度，更会影响试验的准确性。

5、所需求的密闭容器，首先是要密闭性良好，密闭性好的容器可以很好的隔绝外界环境的水进入容器内部影响实验，进而极大程度上保证试验数据的准确性。不仅如此，还要能方便试验人员取放滤纸与试样。试验要求试验人员在等待滤纸与土样中的水达到平衡后从密闭容器中取出滤纸时速度要快，现有的密闭容器取放滤纸与试样特别困难和耗时，现有的密闭容器无法很好的满足使用者的需求，试验人员缺少一个既可以节约时间，又能够提高实验的准确性的密闭容器用于试验。

6、综上，现如今亟待研发出基质吸力的快速均匀制样装置和基质吸力标准测试装置和标准测试流程。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种岩土材料基质吸力测试装置和测试方法，可规范测试流程，同时，方便滤纸和样土的更换，从而提高试验的准确性。

2、为了实现上述目的，本发明是通过下的技术方案来实现：一种岩土材料基质吸力测试装置，包括：

3、暂存筒，有两个，所述暂存筒的上下两端均为敞开状，用于转移和暂存样土；

4、密封筒，有两个，两个所述密封筒的两端均为敞开状；两个所述密封筒能相互密封对接；两个所述暂存筒分别置于两个所述密封筒内；

5、隔板，能被密封的夹持固定在两个所述密封筒对接端之间；

6、滤纸，具有吸水性，能与所述隔板互换；

7、密封盖，所述密封盖密封的盖设在两个所述密封筒的相背离的端部，并能将两个所述暂存筒的相背离的端部密封，所述密封盖上开设有与所述暂存筒连通的透水孔，外部无菌水可通过所述透水孔注入所述暂存筒内。

8、进一步地，所述暂存筒为标准环刀。

9、进一步地，两个所述密封筒螺纹密封可拆卸连接。

10、进一步地，所述密封盖包括透水板和补水盖，两个所述暂存筒和两个密封筒等高设置，所述透水板密封的盖设在所述两个所述暂存筒和两个密封筒的背离端，所述透水板上开设有与所述暂存筒连通的所述透水孔，所述补水盖密封的盖设在所述透水板上，所述补水盖上设有连接管，所述连接管上堵塞有能拆卸的密封塞。

11、进一步地，还包括连接压紧架，所述连接压紧架能拆卸连接在两个所补水盖之间，并能将两个所述补水盖分别密封的压紧在两个所述透水板。

12、进一步地，所述连接压紧架包括压板和连接件，所述压板有两个，两个所述压板相对的盖设在两个所述透水板上，两个所述压板中部均开设有内螺纹孔，所述补水盖穿设在所述内螺纹孔内并与所述内螺纹孔螺纹连接，两个所述压板上相对的开设有多个穿孔，所述连接件有多个，两个所述压板通过多个所述连接件能拆卸连接。

13、进一步地，所述连接件包括连接杆和固定块，所述连接件的两端设置有螺纹，所述固定块为锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述连接件螺纹连接，旋转所述锁紧螺母，所述锁紧螺母能与所述压板抵接。

14、一种岩土材料基质吸力测试方法，采用上述岩土材料基质吸力测试装置进行测试，包括：

15、制作均一化样土；

16、通过两个暂存筒分别截取静力压样器制作的所述样土，并将暂存筒随同样土一起进行阴干和烘干处理；

17、在两个密封筒之间放置隔板，并将两个密封筒相互对接，随后将两个暂存筒随同阴干和烘干处理后的样土分部置于两个密封筒内，接着将两个密封盖盖设固定在两个密封筒的两端，并同时将所述暂存筒的端部密封；

18、通过两个密封盖向两个暂存筒内注入无菌水；

19、待样土的含水率达到目标值时，将两个密封筒分开，将隔板更换为滤纸，重新将两个密封筒对接，随后静置整个装置；

20、经过预设时间后，分开两个密封筒，将滤纸取出，对比滤纸吸水后的重量和滤纸烘干后的重量，得到土样中的水重，进而就能得到土样的体积含水率，最终得到土样的基质吸力。

21、进一步地，制作含水量相同的样土的具体方法为：

22、将土胚与无菌水混合拌合均匀形成土胚，随后进行焖土处理后将土胚过筛网，随后将过滤出的土胚装入静力压制器进行压制形成含水量相同的样土。

23、进一步地，还包括在向所述过两个密封盖向两个暂存筒内注水之前，先通过密封盖进行抽真空操作。

24、本发明的有益效果：

25、上述岩土材料基质吸力测试装置和测试方法，具有以下优点：

26、1、采用相同含水率的土胚进行焖土，则能减小土样压缩特性的差异，则能保证土胚的干密度，在通过静力压样器对焖土进行压制后，则可保证每个样土的细观结构都相同，进而能减小最终的试验数据误差；

27、2、在试验时，只需将两个密封筒分开，则可实现滤纸和样土的取放，既能保证整个试验在密封的条件下进行，同时能大大的满足快速取放滤纸和土样的要求，从而提高试验的准确性；

28、3、整个过程可标注化程度提高，既可提高效率，同时能进一步试验的准确性。

29、4、测试过程中采用无菌水，从而避免由于滤纸易发霉而导致无菌水含量和滤纸质量发生，进而影响测试结果的准确性。

技术特征：

1.一种岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，所述暂存筒为标准环刀。

3.根据权利要求2所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，两个所述密封筒螺纹密封可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，所述密封盖包括透水板和补水盖，两个所述暂存筒和两个密封筒等高设置，所述透水板密封的盖设在所述两个所述暂存筒和两个密封筒的背离端，所述透水板上开设有与所述暂存筒连通的所述透水孔，所述补水盖密封的盖设在所述透水板上，所述补水盖上设有连接管，所述连接管上堵塞有能拆卸的密封塞。

5.根据权利要求4所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，还包括连接压紧架，所述连接压紧架能拆卸连接在两个所补水盖之间，并能将两个所述补水盖分别密封的压紧在两个所述透水板。

6.根据权利要求5所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，所述连接压紧架包括压板和连接件，所述压板有两个，两个所述压板相对的盖设在两个所述透水板上，两个所述压板中部均开设有内螺纹孔，所述补水盖穿设在所述内螺纹孔内并与所述内螺纹孔螺纹连接，两个所述压板上相对的开设有多个穿孔，所述连接件有多个，两个所述压板通过多个所述连接件能拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的岩土材料基质吸力测试装置，其特征在于，所述连接件包括连接杆和固定块，所述连接件的两端设置有螺纹，所述固定块为锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述连接件螺纹连接，旋转所述锁紧螺母，所述锁紧螺母能与所述压板抵接。

8.一种岩土材料基质吸力测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-7所述岩土材料基质吸力测试装置进行测试，包括：

9.根据权利要求8所述的制样均匀的滤纸基质吸力测试方法，其特征在于，制作含水量相同的样土的具体方法为：

10.根据权利要求8所述的制样均匀的滤纸基质吸力测试方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种岩土材料基质吸力测试装置和测试方法，测试装置包括暂存筒、密封筒、隔板、滤纸和密封盖，暂存筒的上下两端均为敞开状；两个密封筒的两端均为敞开状；两个密封筒能相互密封对接；两个暂存筒分别置于两个密封筒内；隔板能被密封的夹持固定在两个密封筒对接端之间；滤纸具有吸水性，能与隔板互换；密封盖密封的盖设在两个密封筒的相背离的端部，并能将两个暂存筒的相背离的端部密封，密封盖上开设有与暂存筒连通的透水孔，外部无菌水可通过透水孔注入暂存筒内。测试方法采用上述测试装置进行测试，采用此种岩土材料基质吸力测试装置和测试方法，可规范测试流程，同时，方便滤纸和样土的更换，从而提高试验的准确性。技术研发人员：杜立兵,袁枭,李明,唐书航,赵华涛,唐静,李昆,窝聿楷受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25