[实用新型]一种测定原状土样中目标溶质表观扩散系数的试验装置

说明书

本实用新型涉及一种测定原状土样中目标溶质表观扩散系数的试验装置，由环刀、溶液池和加载装置组成；所述环刀为现场取样用，环刀中为原状土样；所述环刀两侧设置有溶液池和加载装置，环刀与两侧溶液池间通过O型垫圈密封；所述两侧溶液池中一侧装去离子水，一侧装目标溶质浓度已知的溶液，通过加载装置，施加于原状土样上的应力为其埋深所对应的天然原位应力。本实用新型将用环刀取得的原状土样直接放置于两侧溶液池之间，通过加载装置加压到土样天然应力状态，然后进行扩散试验，通过拟合目标溶质扩散过程，得到土中目标溶质的表观扩散系数；实现了在土样天然孔隙结构和原位应力下状态的扩散系数测试，所得结果对土壤污染防治更具实际意义。

技术领域

本实用新型涉及一种扩散试验装置，特别是涉及一种测量原状土样中目标溶质表观扩散系数的试验装置，属于土壤及地下水污染防治试验装置技术领域。

背景技术

扩散是与浓度梯度有关的溶质迁移机制，是低流速（如<10^-7cm/s）情况下土中污染物迁移的主要方式，即使地下水不流动，污染物仍可通过土孔隙水扩散到远处。因此，测定污染物在土中的扩散系数对于土壤和地下水污染防治具有重要意义。扩散系数的测试可通过土柱渗透-扩散试验进行，然而渗透-扩散试验中溶质迁移机制除了扩散之外，还有渗透和弥散作用，这些作用与扩散作用同时存在，很难独立区分。纯扩散试验是剔除渗透和弥散作用从而测得扩散系数的有效方法，由于溶质在土中迁移的同时发生吸附，因此所测得的扩散系数并非有效扩散系数，而是包含吸附作用在内的“表观扩散系数”，表观扩散系数在数值上等于有效扩散系数与阻滞因子的乘积，如果使用惰性溶质（如Cl^-）进行试验，则可忽略吸附，此时，表观扩散系数近似等于有效扩散系数。有效扩散系数等于溶质在水中的自由扩散系数与土中弯折因子的乘积，弯折因子反映了土体固有的孔隙结构。

传统的纯扩散试验采用重塑土样进行试验，为了防止沿土样桶壁的渗漏，通常将土样在土样桶内进行击实或压实处理，这致使土样孔隙结构发生改变，并且，传统纯扩散试验不对土样施加压力，因此试验结果并非溶质在原位土体中真实的扩散系数。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型目的在于提供一种测量原状土样中目标溶质表观扩散系数的试验装置，将取得原状土样的环刀置于两侧溶液池间，并施加原位应力，在两侧溶液池中分别盛装去离子水和浓度已知的溶液，通过拟合溶质扩散过程得到表观扩散系数。

为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种测定原状土样中目标溶质表观扩散系数的试验装置，由环刀、溶液池和加载装置组成；所述环刀为现场取样用，环刀中为原状土样；所述环刀两侧设置有溶液池和加载装置，环刀与两侧溶液池间通过O型垫圈密封；所述两侧溶液池中一侧装去离子水，一侧装目标溶质浓度已知的溶液，通过加载装置，施加于原状土样上的应力为其埋深所对应的天然原位应力。

所述溶液池包括溶液桶、拉杆、螺栓、紧固板、磁力搅拌器及其转子，其中溶液桶由拉杆、紧固板夹紧固定，并通过螺栓进行拆卸和组装；所述磁力搅拌器置于溶液桶的底部，通过转子实现溶液桶内液体的搅拌；溶液桶在O型垫圈和环刀的部位设圆环型凹槽，以便于试验前后环刀和O型垫圈的安装和拆卸。所述溶液桶内设有溶质浓度传感器。

所用环刀壁厚2.1mm，内径6.18cm，一端有刃口，若测试对象为黏性土，使用高度为2cm的环刀，若测试对象为无黏性土，则使用高度为5cm的环刀以减小试验误差。

所述加载装置包括气管、反力架、调压阀、气缸、传压板、透水石、波纹管、隔离管、传力杆、定位支座；所述传力杆、传压板、透水石依次连接，左右对称的布置在原状土样的两侧，其中一侧的传力杆端部固定于反力架上，另一侧的传力杆与气缸的气缸杆连接，所述气缸底部固定于反力架上，气缸杆通过传力杆、传压板、透水石给原状土样施加压力，压力大小通过调压阀调节，调压阀装于气管上，气管外接气压源；所述隔离管一端通过橡胶波纹管与传力杆端部密封，另一端与溶液桶密封，并在其下方设置定位支座，确保加载时不偏向。