一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置及试验方法与流程

本发明涉及土样试验装置，具体为一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置及试验方法。

背景技术：

1、盐渍土在我国内陆和滨海地区广泛分布，根据《公路路基设计规范》(jtg d30—2015)，在盐渍土地区公路建设中，路基修筑过程中通常采用粗粒土盐渍土作为路基填料。

2、盐渍土是一种具有环境敏感性的特殊土，其工程性质受温度、水分和盐分影响较大，如溶陷、盐胀、和腐蚀等病害对对盐渍土地区的公路建设危害较大。加之西北地区年平均降雨量较小，高温蒸发作用明显，昼夜温差较大；同时加之近年来地下水位逐渐上升，在温度与水的共同作用下，毛细水上升高度不断增加，盐分在“锅盖效应”作用下表层积聚效果明显，导致土基以及路面基层与土基交界处的水盐环境发生改变，产生不同程度的盐蚀损害，因此在盐渍土地区的通常采用粗粒土盐渍土作为路基填料；为了保障粗粒盐渍土路基的服役性能，需要对粗粒盐渍土路基水、汽、盐迁移规律进行研究。此外直观的记录冻融循环过程中未冻水的迁移过程对揭示粗粒盐渍土路基水、汽、盐迁移规律具有重要意义。

3、由于粗颗粒填料与细颗粒填料在结构上就存在明显差异，所以传统适用于细颗粒填料的冻胀机理和水分迁移规律并不能完全适用于粗颗粒填料中。粗颗粒填料的颗粒间隙要明显大于细颗粒填料，因此，在西北地区粗颗粒填料中，导致水分重分布的原因不只是毛细作用，很有可能与水分蒸发和气态水的迁移相关。路基水、汽、盐迁移规律的试验研究方法一般分为室内模拟研究和现场实测，室内模拟研究具有边界条件可控、操作简单等优点。但是目前缺少对粗粒盐渍土路基水、汽、盐迁移规律的试验的模拟装置以及对应的操作方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置及试验方法，实现对路基内部水、汽、盐迁移规律进行试验研究，为盐渍土地区公路建设提供理论指导。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，包括试样筒、温控装置、补水装置、图像采集装置和土样数据采集装置；

4、所述试样筒，其内部用于填充土样，并在土样的顶部设置沥青层；

5、所述补水装置，用于对土样的下部导入水、汽；

6、所述温控装置，与试样筒的顶部以及补水装置连接，用于采用温度传导的方法控制土样的顶部温度以及水、汽温度；

7、所述图像采集装置，用于根据红外成像方法采集土样中水、汽的迁移数据；

8、所述土样数据采集装置，用于获取土样不同高度的温度、含水量和导电率，进而确定不同位置的含盐量。

9、优选的，所述试样筒15为中空结构，其顶部为开口结构，底部设置有纱网。

10、优选的，所述补水装置包括马氏瓶和储水槽；

11、所述储水槽可拆卸设置在试样筒的底部，马氏瓶与储水槽连接，储水槽中用于灌注不同的溶液。

12、优选的，所述温控装置包括两组冷浴单元，分别安装在试样筒的顶部，以及储水槽得到顶部，用于对土样顶部以及储水槽中的液体进行温控。

13、优选的，所述冷浴单元包括冷浴机和导温盘，冷浴机与导温盘连接，两个导温盘分别设置在试样筒的顶部和储水槽的顶部。

14、优选的，所述图像采集装置包括红外热成像仪，其设置在试样筒的外部并与控制单元连接。

15、优选的，所述土样数据采集装置包括多个埋置在土样不同深度的土壤三参数传感器，土壤三参数传感器与控制单元连接。

16、优选的，所述试样筒与储水槽之间设置有多孔板。

17、一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

18、步骤1、将土样填充在试样筒中，并在土样的顶部设置沥青层；

19、步骤2、在土样的不同高度埋入多个传感器；

20、步骤3、将补水装置设置在试样筒的底部，并通过温控装置与试样筒的顶部和储水槽的底部连接；

21、步骤4、通过温控装置控制土样顶部温度，模拟不同温度下的土样状态，同时控制储液槽中液体温度，并结合补水装置对土样中补充水或水汽；

22、步骤5、获取水、水汽和土样的热红外图像，根据热红外图像确定水和水汽的迁移规律；

23、获取土样不同高度的温度、含水量和导电率，进而确定不同位置的含盐量，根据含盐量确定盐的迁移规律。

24、优选的，步骤1所述土样为不同细粒含量的粗粒盐渍土或不同含水率的粗粒盐渍土；

25、步骤4所述模拟不同温度下的土样状态，包括高温天气下的土样状态、常温天气下的土样状态和冻土状态下的土样状态。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、本发明提供的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，通过两组温控装置对土样的表层以及底部进行控制，模拟不同温度下的土样状态，同时通过储水槽对土样补充不同状态的介质，以模拟不同的底下介质对土样的渗透状态，通过获取土样数据即可确定土样中盐分的迁移规律，同时根据热成像原理获取水、水汽和盐分在土样中的热成像，即可得到水、水汽和盐分的迁移规律；该试验装置操作方便、可控性好、测量精度高，能较好的反应在不同温度条件下盐渍土路基的水、汽、盐迁移规律，并可以根据具体环境进行可变操作，比如碎石隔断层的设置与否。且底部储水槽中溶液可进行更换，该发明对研究西北盐渍土地区路基水盐迁移过程以及路基施工设计、病害防治提供良好的指导意义，为路基内部水、汽、盐迁移规律试验研究提供可靠的试验平台。

技术特征：

1.一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，包括试样筒、温控装置、补水装置、图像采集装置和土样数据采集装置；

2.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述试样筒15为中空结构，其顶部为开口结构，底部设置有纱网。

3.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述补水装置包括马氏瓶和储水槽；

4.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述温控装置包括两组冷浴单元，分别安装在试样筒的顶部，以及储水槽得到顶部，用于对土样顶部以及储水槽中的液体进行温控。

5.根据权利要求4所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述冷浴单元包括冷浴机和导温盘，冷浴机与导温盘连接，两个导温盘分别设置在试样筒的顶部和储水槽的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述图像采集装置包括红外热成像仪，其设置在试样筒的外部并与控制单元连接。

7.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述土样数据采集装置包括多个埋置在土样不同深度的土壤三参数传感器，土壤三参数传感器与控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置，其特征在于，所述试样筒与储水槽之间设置有多孔板。

9.一种权利要求1-8任一项所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根权利要求9所述的一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置的试验方法，其特征在于，步骤1所述土样为不同细粒含量的粗粒盐渍土或不同含水率的粗粒盐渍土；

技术总结本发明公开了一种粗颗粒盐渍土迁移性能的试验装置及试验方法，包括试样筒、温控装置、补水装置、图像采集装置和土样数据采集装置；所述试样筒，其内部用于填充土样，并在土样的顶部设置沥青层；所述补水装置，用于对土样的下部导入水、汽；所述温控装置，与试样筒的顶部以及补水装置连接，用于采用温度传导的方法控制土样的顶部温度以及水、汽的温度；所述图像采集装置，用于根据红外成像方法采集土样中水、汽的迁移数据；所述土样数据采集装置，用于获取土样不同高度的温度、含水量和导电率，进而确定不同位置的含盐量。该试验装置操作方便、可控性好、测量精度高，能较好的反应在不同温度条件下盐渍土路基的水、汽、盐迁移规律，对研究西北盐渍土地区路基水盐迁移过程以及路基施工设计、病害防治提供良好的指导意义，为路基内部水、汽、盐迁移规律提供可靠的数据。技术研发人员：王鑫,陈飞飞,开宁,马建勇,刘杰,杨皓源,周豫新,何训林,雷兵兵,李慧能,龚盛乐,李民,李腾飞,张江鹏受保护的技术使用者：中交三公局第三工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14