一种水盐迁移试验模拟装置的制作方法

本发明涉及试验设备，具体涉及一种水盐迁移模拟装置。

背景技术：

1、盐渍土作为一种特殊土，其在工程性质上具有一些特殊的性质，如溶陷性、盐胀性、和腐蚀性等。对于修建在盐渍土区域的公路、铁路等因温度的变化、上覆荷载及地下水的补给的影响常出现各种病害，给施工及运营带来了一定的影响。上覆荷载作用会使土体顶部密度增大，抑制水分迁移，但盐分在该处则出现聚集现象。其他高度处，受上覆荷载的影响，土颗粒会发生重新排列，水分盐分变化不尽相同。根据目前的盐渍土盐胀和溶陷机制，可知盐胀和溶陷的诱因是水分和盐分在盐渍土路基内部的不断迁移，即盐分和水分在多种因素作用下发生迁移，从而引起路基内部水盐状态发生变化，使得路基产生盐胀或者溶陷。因此，研究盐渍土路基在多环境影响下的水盐迁移规律，对今后治理盐渍土路基盐蚀破坏具有重要的意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，为便于研究盐渍土路基在多环境影响下的水盐迁移规律，本申请提供一种水盐迁移模拟装置，具体方案为：

2、一种水盐迁移模拟装置，包括：

3、试样容器，内部盛放有盐渍土土柱试样，顶部和底部分别设置有导热装置；

4、温度模拟系统，分别与所述导热装置连接，提供给盐渍土土柱试样的模拟温度；

5、荷载模拟系统，位于所述试样容器的上方，且与置于试样容器顶部的导热装置连接；

6、补水模拟系统，与所述试样容器连通，提供给土柱试样的模拟水分；

7、采集模块，用于采集所述试样容器内盐渍土土柱试样的试验温度、含水率、含盐量以及补水量的采集；

8、控制器，分别连接所述采集模块、温度模拟系统、以及所述补水模拟系统。

9、优选的，所述试样容器为双层透明筒体结构。

10、优选的，所述试样容器包括从上到下依次设置的若干环形筒体；

11、若干所述筒体依次可拆卸连接形成一个整筒体结构，若干所述筒体上分别均匀设置有若干采集孔；

12、所述导热装置分别位于顶部和底部的所述筒体内；

13、所述采集模块的采集端分别穿过采集孔与所述盐渍土土柱试样接触。

14、优选的，所述温度模拟系统包括：上恒温槽、下恒温槽以及导热管；

15、所述上恒温槽和下恒温槽分别通过所述导热管与所述导热装置连接。

16、优选的，所述补水系统包括马氏瓶、水位控制器、水箱以及若干导水管；

17、所述马氏瓶底部的一侧通过导水管与所述试样容器连接，所述马氏瓶的顶部通过导水管与水箱连接；

18、所述马氏瓶与水箱之间的导水管上设置有电磁先导阀；

19、所述水位控制器与所述电磁先导阀连接，所述水位控制器的两路电极分别插入所述马氏瓶内；

20、所述水位控制器和所述电磁先导阀分别与控制器连接。

21、优选的，所述荷载模拟系统包括双头螺杆、施力杆、两个连接杆以及两个连接环；

22、所述双头螺杆水平设置，所述双头螺杆安装在所述试样容器的上方；

23、两个所述连接环分别位于所述双头螺杆的两段螺纹上，所述连接环与所述双头螺杆螺接；

24、两个所述连接杆的两端分别连接所述连接环和所述施力杆；

25、所述施力杆竖直设置，所述施力杆远离所述连接杆的一端与位于所述试样容器顶部的导热装置连接；

26、两个所述连接杆朝向所述双头螺杆连接的一端沿着所述双头螺杆的轴向方向相互靠近或者远离，从而带动施力杆和导热装置上下运动，实现对盐渍土土柱试样施加载荷。

27、优选的，所述采集模块为温度、湿度、盐度三合一传感器。

28、所述三合一传感器的采集端分别穿过所述采集孔与盐渍土土柱试样接触，所述三合一传感器与控制器电性连接。

29、优选的，所述导热装置包括第一导热装置和第二导热装置；

30、所述第一导热装置位于所述试样容器的顶部内侧；

31、所述第二导热装置位于所述试样容器的底部。

32、优选的，所述第一导热装置包括散热层、导热层以及壳体；

33、所述壳体两端均为敞口的筒状结构；

34、所述导热层设置在所述结构的端部，所述导热层和所述散热层的周侧固定连接在所述壳体的内壁；

35、所述导热层呈板状结构，所述导热层位于盐渍土土柱试样的顶部，与土柱试样接触；

36、所述散热层呈蜂窝状结构，所述散热层位于所述导热层远离盐渍土土柱试样的一侧。

37、优选的，所述第二导热装置内设置有补水和循环液容纳腔，所述第二导热装置的一侧设置有进水口，所述第二导热装置的另一侧设置有导热孔；

38、所述进水口和所述导热孔分别与所述补水和循环液容纳腔连通；

39、所述补水和循环液容纳腔朝向所述盐渍土土柱试样的一侧设置有若干排水孔。

40、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

41、1.本发明采用体积较大的双层真空透明有机玻璃筒体作为试样容器，可以考虑忽略粗颗粒土尺寸效应的影响，与实际情况较接近，且通过双层真空的设计即可实现对盐渍土土柱试样的保温要求，又具有高透明度，可在试验过程中直观的观察到盐渍土土柱试样的变化，

42、试样容器的分段式设计便于盐渍土的逐层压实，以及试验结束后对土柱试样取样，进行后续的力学试验；

43、2.本发明在盐渍土土柱试样的上、下端分别设置有导温装置，导温装置分别与上恒温槽和下恒温槽连接，模拟实际工程中不同温度要求下(恒温、线性变化、正弦变化)的水盐迁移试验；

44、3.本发明的荷载模拟系统可以给盐渍土柱土柱试样上施加载荷，模拟不同上覆荷载作用的情况，更贴合实际工况；

45、4.本发明的荷载模拟系统与位于试样容器顶部的导温装置组成的结构可以解决大体积盐渍土柱土柱试样在压实过程中以及试验结束后不易脱模的问题，脱模后的盐渍土柱土柱试样的完整性方便后续力学试验的进行；

46、5.本发明的补水系统可实现自动补水；

47、6.本发明的补水系统的称重台可调整高度，模拟不同地下水深度的补给情况。

技术特征：

1.一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述试样容器为双层透明筒体结构。

3.根据权利要求2所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述试样容器包括从上到下依次设置的若干环形筒体；

4.根据权利要求1所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述温度模拟系统包括：上恒温槽、下恒温槽以及导热管；

5.根据权利要求1所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述补水系统包括马氏瓶、水位控制器、水箱以及若干导水管；

6.根据权利要求1所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述采集模块为温度、湿度、盐度三合一传感器。

8.根据权利要求1所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述导热装置包括第一导热装置和第二导热装置；

9.根据权利要求8所述的一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，

10.根据权利要求8所述一种水盐迁移模拟装置，其特征在于，所述第二导热装置内设置有补水和循环液容纳腔，所述第二导热装置的一侧设置有进水口，所述第二导热装置的另一侧设置有导热孔；

技术总结
本发明属于试验设备技术领域，具体涉及一种水盐迁移模拟装置，包括：试样容器，顶部和底部分别设置有导热装置；温度模拟系统，分别与导热装置连接，提供给盐渍土土柱试样的模拟温度；荷载模拟系统，位于试样容器的上方，且与置于试样容器顶部的导热装置连接；补水模拟系统，与试样容器连通，提供给盐渍土土柱试样的模拟水分；采集模块，用于采集试样容器内盐渍土土柱试样的试验温度、含水率、含盐量以及补水量；控制器，分别连接采集模块、温度模拟系统、以及所述补水模拟系统，控制器根据采集模块反馈的信息分别对温度模拟系统以及补水模拟系统进行相应的调节，使之匹配水盐迁移模拟试验的温度和湿度。

技术研发人员：王成亚,许冬冬,常海娜,郑方,梁全策,宋战平,郭晓锋,张玉伟,宋海奎,刘乃飞,庾宏亮,吴群举,孙强,孙琪,张益
受保护的技术使用者：中国路桥工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14