專利名稱：一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓榨儀，具體涉及一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，主要用于測試孔隙水含量和成分，屬于分析化學領域。
背景技術：
孔隙水是巖土中松散沉積物顆粒間孔隙中的地下水，在堆積平原和山間盆地內的地層中分布廣泛。它是工農業和生活用水的重要供水水源。孔隙水的分布、補給、徑流和排泄決定于沉積物的類型、地質構造和地貌等。不同成因的沉積物中，存在著不同的孔隙水。因此如何有效的提取和收集巖土孔隙水是促進弱透水層水文地質學發展的重要因素。壓榨法是目前應用廣泛的非原位孔隙水提取方法。傳統的油壓、空壓、重力壓等機械壓榨儀均為壓力控制，由于巖土特性差異難以把握出水和出泥的臨界壓力值，造成壓力太低孔隙水不能被排出、高壓難以持續、巖土易被壓壞且試驗周期長等缺點。同時由于孔隙水水樣收集裝·置均暴露在大氣中，因此孔隙水易被氧化及蒸發，使孔隙水化學組分偏離真實值。如何有效快速的提取孔隙水和保存孔隙水對巖土孔隙水收集和測試具有重要意義。
發明內容
本發明提供了一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，解決了上述背景技術中的不足，該儀器操作簡單方便，通過控制巖土變形速度使巖土持續排水，本儀器中的雙面排水設計大大縮短了試驗周期，同時水樣收集裝置的真空處理保證了水樣不受污染。實現本發明上述目的所采用的技術方案為一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，至少包括壓濾裝置、水樣收集裝置以及通過機械傳動的軸向加壓裝置，所述的壓濾裝置包括用來盛裝土樣的中空柱、底座、壓頭、密封部件、過濾部件以及壓力柱，中空柱的底部固定連接在底座上,壓頭位于中空柱的頂部，壓力柱放置于壓頭上且壓力柱至少設有一塊，密封部件上下分布有兩個，其中一個位于壓頭和中空柱之間，另一個位于底座和中空柱之間，過濾部件上下分布有兩個且分別位于土樣的頂部和底部，壓頭和底座上均設有出水孔；所述的水樣收集裝置包括導水管和收集瓶，其中導水管的一端均與壓濾裝置上的出水口連接，導水管的另一端均通向收集瓶；所述的軸向加壓裝置包括量力環、軸向壓力支架、活塞、操作箱、電動機及位于電動機與操作箱之間的變速箱，其中軸向壓力支架固定于操作箱上，量力環安裝于軸向壓力支架上且位于壓力柱的正上方，量力環與壓力柱相接觸；活塞安裝于操作箱上且能夠在電動機的帶動下升降，活塞位于壓濾裝置的底座正下方且與底座接觸。所述的中空柱為圓筒狀，壓頭和壓力柱均為圓柱狀且上下相接觸的兩者之間設有相互匹配的凸臺和凹槽，凸臺位于凹槽內，且壓力柱的側面上均開有能夠讓導水管通過的狹縫。壓頭和底座上朝向土樣的一面上都均勻分布有相互連通的環形的導水槽，導水槽與出水孔連通。所述的密封部件為O型密封圈。所述的過濾部件為層疊的過濾網和過濾膜，其中過濾網的孔徑為1_，過濾膜的孔徑為15微米。過濾網和過濾膜的材質均為聚四氟乙烯。所述的操作箱上設有粗略調節活塞高度的粗調手輪以及精確調節活塞高度的細調手輪，操作箱上還設有離合器按鈕和粗細調轉化按鈕。所述的水樣收集裝置中導水管的一端均固定密封安裝于收集瓶的瓶蓋上，水樣收集裝置中還設有真空泵，真空泵的抽氣管的一端固定密封安裝于收集瓶的瓶蓋上，且抽氣 管上設有密封夾。本發明提供的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀與現有技術相比有以下優點本發明提供的壓榨儀操作簡單，且以應變式控制巖土持續緩慢變形而釋水，不存在巖土損壞現象，同時大大縮短了試驗周期。孔隙水由于盛放于真空的收集瓶內，不受空氣氧化和蒸發的影響，從而擴大了孔隙水的研究范圍，不僅在能夠分析孔隙水的常規化學組分，并可以對孔隙水進行氧化還原敏感元素或同位素的測試。該儀器改造方便，可推廣使用，具有廣闊的應用前景。
圖I為本發明提供的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀的整體結構示意圖；圖2為壓濾裝置的結構示意圖；圖3為導水槽的結構示意圖；圖中1_量力環；2-軸向壓力支架；3-壓力柱；4-中空柱；5-導水管；6_底座；7-收集瓶；8-活塞；9_真空泵10-粗細調轉換按鈕；11-離合器按鈕；12-細調手輪；13_粗調手輪；14_電動機；15-變速箱；16_壓頭；17-0型密封圈；18_固定螺釘；19_ 土樣；20_出水孔；21_導水槽；22_過濾部件。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細具體的說明。本發明提供的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀的整體結構如圖I所示，包括壓濾裝置、水樣收集裝置以及通過機械傳動的軸向加壓裝置，其中壓濾裝置的結構如圖2所示，包括用來盛裝土樣的中空柱4、底座6、壓頭16、密封部件、過濾部件22以及壓力柱3，中空柱4為圓筒狀，土樣19盛裝與中空柱4內，中空柱4的底部通過固定螺釘18固定連接在底座6上。壓頭16位于中空柱4的頂部,且位于土樣19的上方,壓力柱3放置于壓頭16上且壓力柱3至少設有一塊。壓頭16和壓力柱3均為圓柱狀且上下相接觸的兩者之間設有相互匹配的凸臺和凹槽，凸臺位于凹槽內。設置凸臺和凹槽的目的主要是為了使壓榨儀在工作時，壓頭16及壓力柱3位于一條直線上，從而使工作更穩定。壓頭16和底座6上均設有出水孔20，壓頭16和底座6上朝向土樣19的一面上都均勻分布有相互連通的環形的導水槽21，導水槽21與出水孔20連通，導水槽21的結構如圖3所示。密封部件上下分布有兩個，其中一個位于壓頭16和中空柱4之間，另一個位于底座6和中空柱4之間,所述的密封部件為O型密封圈17，O型密封圈17能夠使中空柱4與壓頭16及底座6之間保持密封。過濾部件22上下分布有兩個且分別位于土樣19的頂部和底部，所述的過濾部件22為層疊的過濾網和過濾膜，其中過濾網的孔徑為1_，過濾膜的孔徑為15微米，過濾網和過濾膜的材質均為聚四氟乙烯。所述的水樣收集裝置包括導水管5、收集瓶7以及真空泵9，導水管5設有兩根，兩導水管5的一端分別與壓頭16及底座6上的出水孔20連接，導水管5的另一端均固定密封安裝于收集瓶7的瓶蓋上，真空泵9通過抽氣管與收集瓶7連接，且抽氣管的一端固定密封安裝于收集瓶7的瓶蓋上，抽氣管上設有密封夾。本發明中由于壓頭16上設有出水孔20，導水管5連接在出水孔20上，在儀器工作的過程中，由于土樣19被擠壓收縮，壓力柱3會陷入中空柱4內，因此為了防止導水管5被壓力柱3擠扁，壓力柱3的側面上均開有能夠讓導水管5通過的狹縫。所述的軸向加壓裝置包括量力環I、軸向壓力支架2、活塞8、操作箱、電動機14及位于電動機14與操作箱之間的變速箱15，其中軸向壓力支架2固定于操作箱上，量力環I安裝于軸向壓力支架2上且位于壓力柱3的正上方，量力環I與壓力柱3相接觸。活塞8·安裝于操作箱上且能夠在電動機14的帶動下升降，活塞8位于壓濾裝置的底座6正下方且與底座6接觸。所述的操作箱上設有粗略調節活塞高度的粗調手輪13以及精確調節活塞高度的細調手輪12，操作箱上還設有離合器按鈕11和粗細調轉化按鈕10。本發明提供的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀的工作方法如下(I)將中空柱與底座用螺釘固定連接，在底座上依次放入過濾網和過濾膜，打開土樣樣品，刮去四周氧化部分，切一段放入中空柱內。然后依次放入壓頭和若干節壓力柱，連接上下的導水管和收集瓶，然后將中空柱置于活塞上。(2)轉換粗細調轉化按鈕為粗調，轉動粗調手輪使活塞頂動中空柱上升，在壓力柱接近量力環時，轉換粗細調轉化按鈕為細調，轉動細調手輪，使壓力柱與量力環接觸，繼續加壓使壓頭與土樣接觸，并排除土樣中的空氣。連接真空泵，用真空泵對收集瓶抽真空，抽真空完畢后并用密封夾夾緊抽氣管。(3)合上離合器按鈕,設置變速箱的速度,一般設置為O. 016mm/min。然后打開電動機，帶動活塞及中空柱勻速上升，當上升速率小于或等于巖土釋水速率時，量力環讀數降低或不變。當土樣中大部分孔隙水被排除后，巖土變形主要表現為有效應力增加，量力環讀數持續上升，則結束實驗。在試驗中當活塞上升至最大位移時，關閉電動機，逆向轉動粗調手輪卸壓使中空柱脫離量力環，繼續添加壓立柱后，再打開電動機。(4)實驗結束后，撤去導水管和收集瓶。逆向轉動手輪卸壓，取下中空柱撤掉底座。在活塞上放置空心墊塊，將中空柱置于其上，然后轉動手輪推出巖土、壓頭和壓立柱，最后清洗儀器。
權利要求
1.一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于至少包括壓濾裝置、水樣收集裝置以及通過機械傳動的軸向加壓裝置，所述的壓濾裝置包括用來盛裝土樣的中空柱、底座、壓頭、密封部件、過濾部件以及壓力柱，中空柱的底部固定連接在底座上，壓頭位于中空柱的頂部，壓力柱放置于壓頭上且壓力柱至少設有一塊，密封部件上下分布有兩個，其中一個位于壓頭和中空柱之間，另一個位于底座和中空柱之間，過濾部件上下分布有兩個且分別位于土樣的頂部和底部，壓頭和底座上均設有出水孔；所述的水樣收集裝置包括導水管和收集瓶，其中導水管的一端均與壓濾裝置上的出水口連接，導水管的另一端均通向收集瓶；所述的軸向加壓裝置包括量力環、軸向壓力支架、活塞、操作箱、電動機及位于電動機與操作箱之間的變速箱，其中軸向壓力支架固定于操作箱上，量力環安裝于軸向壓力支架上且位于壓力柱的正上方，量力環與壓力柱相接觸；活塞安裝于操作箱上且能夠在電動機的帶動下升降，活塞位于壓濾裝置的底座正下方且與底座接觸。
2.根據權利要求I所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于所述的中空柱為圓筒狀，壓頭和壓力柱均為圓柱狀且上下相接觸的兩者之間設有相互匹配的凸臺和凹槽，凸臺位于凹槽內，且壓力柱的側面上均開有能夠讓導水管通過的狹縫。
3.根據權利要求I或2所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于壓頭和底座上朝向土樣的一面上都均勻分布有相互連通的環形的導水槽，導水槽與出水孔連通。
4.根據權利要求I所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于所述的密封部件為O型密封圈。
5.根據權利要求I所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于所述的過濾部件為層疊的過濾網和過濾膜，其中過濾網的孔徑為1_，過濾膜的孔徑為15微米。
6.根據權利要求5所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于過濾網和過濾膜的材質均為聚四氟乙烯。
7.根據權利要求I所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于所述的操作箱上設有粗略調節活塞高度的粗調手輪以及精確調節活塞高度的細調手輪，操作箱上還設有離合器按鈕和粗細調轉化按鈕。
8.根據權利要求I所述的應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，其特征在于所述的水樣收集裝置中導水管的一端均固定密封安裝于收集瓶的瓶蓋上，水樣收集裝置中還設有真空泵，真空泵的抽氣管的一端固定密封安裝于收集瓶的瓶蓋上，且抽氣管上設有密封夾。
全文摘要
本發明提供了一種應變式雙面排水巖土孔隙水壓榨儀，至少包括壓濾裝置、水樣收集裝置以及通過機械傳動的軸向加壓裝置，所述的壓濾裝置包括用來盛裝土樣的中空柱、底座、壓頭、密封部件、過濾部件以及壓力柱；所述的水樣收集裝置包括導水管和收集瓶；所述的軸向加壓裝置包括量力環、軸向壓力支架、活塞、操作箱、電動機及位于電動機與操作箱之間的變速箱。本發明提供的壓榨儀操作簡單，以應變式控制巖土持續緩慢變形而釋水，不存在巖土損壞現象，同時大大縮短了試驗周期。孔隙水由于盛放于真空的收集瓶內，不受空氣氧化和蒸發的影響，從而擴大了孔隙水的研究范圍。
文檔編號G01N1/10GK102901805SQ20121036774
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者李靜, 梁杏, 胡學軍, 沈仲智, 何繼山 申請人:中國地質大學(武漢)