[发明专利]运用盐溶液法测土水特征曲线的装置及方法

权利要求书

1.运用盐溶液法测土水特征曲线的装置，其特征在于：包括瓶盖、瓶身和底槽构成封闭空间，其中瓶盖与瓶身之间，瓶身与底槽之间均为可拆卸连接，瓶身内壁安装有支架，支架上设有载重传感器，载重传感器还连接底盘；所述底盘中心设有支撑柱，支撑柱的上方设有用于放置待测土样的托盘，托盘均匀分布有多个上下贯穿的通孔，托盘上方还设有透水纸；

具体操作步骤为：

1)配制多组饱和盐溶液，制备待测土样；

2)将待测土样放入托盘上，且在托盘与待测土样之间垫透水纸，将饱和盐溶液倒入底槽中，并将瓶盖、瓶身和底槽组装好，放置后读数，至载重传感器测量的数据不变时认为土样与水蒸气之间的水汽交换达到平衡，认为待测土样中吸力等于饱和蒸气压；

3)待测土样不变，在底槽更换不同的饱和盐溶液，将瓶盖、瓶身和底槽组装好，放置后读数，至载重传感器测量的数据不变时认为土样与水蒸气之间的水汽交换达到平衡，认为待测土样中吸力等于饱和蒸气压；

4)根据各组饱和盐溶液在不同温度下的相对湿度及载重传感器测得的待测土样质量的变化，计算得出待测土样最终含水率，进而得到土样的体积含水率，最终绘制以待测土样体积含水率为纵坐标，以待测土样的吸力为横坐标的土水特征曲线。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述托盘的直径不小于待测土样的直径，底盘的直径大于托盘的直径。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述底槽直径与高之比≥1。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述瓶盖与瓶身之间，瓶身与底槽之间均为螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：载重传感器将采集到的数据传输给控制器，并通过控制器对数据进行处理。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：控制器为单片机或嵌入式系统或PLC系统。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述盐溶液为8组，分别为K₂SO₄、KNO₃、KCl、NaCl、NaBr、K₂CO₃、MgCl₂和CH₃COOK的饱和溶液。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述相对湿度与吸力之间的关系的理论计算公式如下：

式中：S-土的总吸力：kPa

RH-相对湿度

R-通用气体常量：8.314J(mol·K)

T-热力学温度(K)

V_w0-水的比容(m3/kg)

ω_v-水蒸气的摩尔质量(18.016kg/mol)

待测土样的含水率理论计算公式如下：

式中：ω-土样的最终含水率(％)

m-土样的初始质量(g)

m1-水气交换平衡时土样的质量(g)。