[发明专利]一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置及其孔隙水类型和含量的测定方法

说明书

本发明公开了一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置及其孔隙水类型和含量的测定方法，该制备装置包括试样模具、试样加载室和竖向加载装置；将试样模具和试样加载室侧壁分别通过模具槽和安装槽安装在试样加载室底座上；试样模具内部从下至上设有第一透水石、第一滤纸、黏土试样、第二滤纸、第二透水石、试样加载室顶盖；试样加载室安装在竖向加载装置上；本发明根据黏土类型和模拟埋深的不同调整试样模具尺寸，可用于各类埋深条件下不同类型的黏土制样；本发明将半幅点经验判断法应用于黏土孔隙水类型的判断中，采用核磁共振技术简便快速地测定不同深度处黏土试样中孔隙水的类型及含量，有效地节约了试验时间，方便进行大量验证性、探索性的试验。

技术领域

本发明涉及岩土工程的室内土工试验技术领域，尤其涉及一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置及其孔隙水类型和含量的测定方法。

背景技术

在我国沿海和沿江城市和地区，人口密集，建设工程多。与此同时，这类地区常常分布有深厚的软黏土地层，在这些区域开展地下工程建设活动，如地下空间开发、地下交通建设时，需要关注地下建筑物或构筑物周边软黏土变形的影响。通常当软黏土发生释水的时候，将伴随变形，因此探究软黏土的渗透释水特性将有助于我们科学控制软黏土的变形，保障地下工程施工期和运营期的安全。

总体而说，黏土中的孔隙水类型与其渗透特性密切相关。黏土的孔隙水类型主要包含结合水(束缚水)和重力水(自由水)。一般情况下，越小的黏土颗粒，将形成更小孔径的孔隙，这些微小的土颗粒和土孔隙将水牢牢地束缚住，形成无法自由移动的结合水(束缚水)；随着黏土体中的结合水增多，黏土体的渗透系数将进一步地减小。

已有的研究表明，黏土中的孔隙水的类型及其含量不仅仅与黏土的类型和土颗粒大小有关，还与所受有效应力(压力)相关。有效应力(压力)越大，黏土中的结合水特别是强结合水的含量越多。目前，如果要研究不同深度处的黏土中孔隙水的类型及其含量，通常需要原位钻孔取芯，再采用压汞试验进行测试。一方面，原位钻孔取芯的成本高，试样常常受扰动，取样成功率无法完全保证；另一方面，压汞试验操作复杂，不支持大量重复的试验研究。

因此，如何快速简便得实现定量测定不同深度处饱和黏土中的孔隙水类型及其含量是需要解决的重点问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置及基于核磁共振技术测定不同深度处饱和黏土中的孔隙水类型及其含量的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置，该装置包括试样模具1、试样加载室3和竖向加载装置6；

所述试样加载室3由试样加载室底座3-1、试样加载室侧壁3-2和试样加载室顶盖3-3构成，所述加载室底座3-1上具有内圈模具槽3-1-1、外圈安装槽3-1-2和径向导水槽3-1-3，所述试样模具1通过模具槽3-1-1安装在加载室底座3-1上，所述试样加载室侧壁3-2通过安装槽3-1-2安装在试样加载室底座3-1上；所述试样加载室3内注有无气水4，所述试样加载室3内和试样模具1内的无气水4通过径向导水槽3-1-3水力连通；

所述试样模具1内部从下至上设有第一透水石3-4、第一滤纸3-5、黏土试样2、第二滤纸3-6、第二透水石3-7、试样加载室顶盖3-3；

所述试样加载室3安装在竖向加载装置6上，所述竖向加载装置6用于向试样加载室3加载不同深度对应的压力。

进一步地，所述试样模具1为可拆卸的双瓣膜或三瓣膜；所述试样加载室底座3-1在模具槽3-1-1范围等间距地分布着环形导水槽3-1-4；所述径向导水槽3-1-3通过试样加载室底座3-1的中心，等角度交叉分布于安装槽3-1-2范围内；所述径向导水槽3-1-3的深度大于环形导水槽3-1-4的深度；所述径向导水槽3-1-3和环形导水槽3-1-4用于黏土试样2加载过程中试样内部孔隙水的及时排出。