一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法及装置

本发明涉及一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，本发明还涉及一种用于上述试验方法的装置。

背景技术：

1、垃圾填埋场是我国生活垃圾处理的主要场所，根据现场观测发现，黏土衬垫中存在着大量裂隙，裂隙的存在导致了衬垫服役年限大幅缩短，而垃圾填埋场的固结亦可造成不可忽视的影响，特别是产生大变形时，固结对污染物具有长期的影响。采用模型箱试验可以对载荷作用下黏土衬垫中裂隙对污染物(溶质)的渗透进行模拟和研究。申请人设计了包括人工裂隙演变和最终形态进行研究的试验装置。现有技术中，缺少对人工裂隙演变和在载荷作用下人工裂隙演变后的形态进行研究。本发明的目的之一在于提供对人工裂隙演变后的形态进行观测和研究的方法。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明的目的在于提供一种土体固结情况下土体中的人工裂隙演变与溶质迁移的试验方法，并观测试验进行后土体中的人工裂隙的演变情况。本发明的目的还在于提供一种用于上述试验方法的实验装置。

2、为此，本发明的一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，包括在土样的预定位置直接形成人工裂隙，并在试验后沿预设的路线切割土样，以这样的方式实现对裂隙演变后的形态进行观测。

3、进一步的，包括以下步骤：(1)在容器中填入土样，在土样的预定位置竖直埋入人工裂隙模块，压实土样，达到试验土样厚度后取出人工裂隙模块；(2)在土样中设置监测模块；(3)连接溶质注入模块并向土样中注入液体；(4)在土样上方加载荷载；(5)试验结束后，采用金属丝沿预设的路线切割试验后的土样，采集数据并进行分析。

4、本发明还包括一种上述试验方法所采用的装置，包括容器、压力加载模块、溶质注入模块和监测模块，所述压力加载模块包括电子万能试验机、传力杆以及多孔盘，所述电子万能试验机的中横梁下端连接传力杆，传力杆下端连接多孔盘，多孔盘设在土样表面；所述溶质注入模块包括马氏瓶以及可调高度底座，所述马氏瓶与容器的注液口连接；所述监测模块包括设在土样中的孔隙水压力计、电导率传感器以及设在电子万能试验机上的力值传感器和位移传感器。

5、进一步的，所述容器包括若干可拆卸连接的柱段，所述柱段在试验进行后逐段拆卸用于所述土样逐段切割。

6、所述容器上成对设置凹槽，所述凹槽与容器中的土样通过可拆卸的隔板分隔，所述凹槽中设置连接端用于连接金属丝的一端，所述连接端带动金属丝移动切割土样。

7、进一步的，所述凹槽由容器外壁向外凸出形成，所述凹槽壁上设置卡槽，所述隔板卡入卡槽中，所述连接端包括滑块，滑块与设在凹槽中的竖向滑轨配合。

8、进一步的，所述容器沿凹槽分成可拆卸连接的第一半部和第二半部，所述滑轨设在第一半部或第二半部上。

9、进一步的，所述连接端设有两对，每对连接端用于连接定位板，定位板上设置定位孔，所述人工裂隙模块包括金属片，所述金属片穿过定位孔，以这样的方式使得形成的人工裂隙的位置，与连接在连接端的金属丝的切割路径对应。

10、进一步的，还包括呈平面状支撑在切割后的土样表面上的支撑装置，所述支撑装置连接在金属丝上，且所述支撑装置与人工裂隙之间设有间隙。

11、进一步的，所述容器的底部设有移动装置，所述移动装置与第一半部和/或第二半部连接，用于带动第一半部或第二半部移动，使得土样沿切割位置分离。

12、本发明的有益技术效果为：

13、(1)本发明的一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，包括在土样的预定位置直接设置人工裂隙，试验后沿预设的路线切割土样，预设路线一般为人工裂隙设置的位置，将土样切割暴露出土样中的裂隙，从而实现观测，可以采用数码相机等进行拍摄获取图像数据。

14、(2)本发明的装置的具体实施例中，其中之一通过将容器设置成多个可拆卸的柱段，每个柱段可以逐一拆卸，每拆卸一个柱段将对应的土样进行切割，由于下部柱段还没有拆穿，切除过程中下部的土样仍然受到下部柱段的支撑和限制，土样不容易崩塌，降低了对切割速度、精度等要求，更方便进行操作。另一实施例则采用了凹槽，将金属丝两端设置在凹槽中，在土样周边大部分受到支撑和限制的情况下进行切割，可以进一步减少土样垮塌的风险。

技术特征：

1.一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，其特征在于：包括在土样的预定位置直接形成人工裂隙，并在试验后沿预设的路线切割土样，以这样的方式实现对裂隙演变后的形态进行观测。

2.根据权利要求1所述的一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.一种用于权利要求2所述试验方法的装置，其特征在于：包括容器、压力加载模块、溶质注入模块和监测模块，所述压力加载模块包括电子万能试验机、传力杆以及多孔盘，所述电子万能试验机的中横梁下端连接传力杆，传力杆下端连接多孔盘，多孔盘设在土样表面；所述溶质注入模块包括马氏瓶以及可调高度底座，所述马氏瓶与容器的注液口连接；所述监测模块包括设在土样中的孔隙水压力计、电导率传感器以及设在电子万能试验机上的力值传感器和位移传感器。

4.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于：所述容器包括若干可拆卸连接的柱段，所述柱段在试验进行后逐段拆卸用于所述土样逐段切割。

5.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于：所述容器上成对设置凹槽，所述凹槽与容器中的土样通过可拆卸的隔板分隔，所述凹槽中设置连接端用于连接金属丝的一端，所述连接端带动金属丝移动切割土样。

6.根据权利要求5所述的一种装置，其特征在于：所述凹槽由容器外壁向外凸出形成，所述凹槽壁上设置卡槽，所述隔板卡入卡槽中，所述连接端包括滑块，滑块与设在凹槽中的竖向滑轨配合。

7.根据权利要求6所述的一种装置，其特征在于：所述容器沿凹槽分成可拆卸连接的第一半部和第二半部，所述滑轨设在第一半部或第二半部上。

8.根据权利要求5到7任意一项所述的一种装置，其特征在于：所述连接端设有两对，每对连接端用于连接定位板，定位板上设置定位孔，所述人工裂隙模块包括金属片，所述金属片穿过定位孔，以这样的方式使得形成的人工裂隙的位置，与连接在连接端的金属丝的切割路径对应。

9.根据权利要求8所述的一种装置，其特征在于：还包括呈平面状支撑在切割后的土样表面上的支撑装置，所述支撑装置连接在金属丝上，且所述支撑装置与人工裂隙之间设有间隙。

10.根据权利要求9所述的一种装置，其特征在于：所述容器的底部设有移动装置，所述移动装置与第一半部和/或第二半部连接，用于带动第一半部或第二半部移动，使得土样沿切割位置分离。

技术总结本发明公开了一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，包括在土样的预定位置直接形成人工裂隙，并在试验后沿预设的路线切割土样，以这样的方式实现对裂隙演变后的形态进行观测。本发明的一种可观测裂隙的土体固结与溶质迁移试验方法，包括在土样的预定位置直接设置人工裂隙，试验后沿预设的路线切割土样，预设路线一般为人工裂隙设置的位置，将土样切割暴露出土样中的裂隙，实现对裂隙试验后的形态进行观测。本发明还公开了用于上述试验方法的一种装置。技术研发人员：刘晨旭,刘俊受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26