[发明专利]一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置及方法，包括一个气态水迁移装置，防变形约束装置，一套恒温加热装置，一套土壤温度湿度水分测试系统。将加热装置放置在气态水迁移装置中土样左右两侧进行气态水迁移测试；得到不同时间土样的含水量数据；进一步计算得到气态水的迁移量。该装置及方法能够实现对土壤中气态水的迁移规律进行研究，进一步可以计算出气态水的迁移量。该模型装置安装拆卸较为方便，采用的均为保温隔热的可循环利用材料，受温度、水分影响不易产生变形。

技术领域

本发明属于岩土模型试验设备技术领域，具体涉及一种高温作用下土壤气态水变化测试装置及方法。

背景技术

黄土地区的工程建设场地，温度受昼夜交替等因素的影响发生变化，会导致含水量变化。黄土的含水量增大到一定程度时会导致黄土的结构强度严重降低，从而引发一系列工程问题，如基坑边坡失稳、冻胀、沉陷以及基坑支护结构破坏等。温度对非饱和黄土水分迁移的影响规律，对于保证工程稳定性具有极其重要的意义。

黄土具有很强的水敏性，其强度指标和变形指标随含水量的变化非常大。若采取措施较大幅度降低黄土含水量，则可在提高黄土地基承载力、减小黄土地基沉降量、提高黄土坑坡稳定性等方面取得显著效果。施加温度梯度是降低土体含水量的有效手段，现有研究主要考虑自然环境温度作用。烧结法加固基坑的工程实践已经揭示了高温作用下显著的水分迁移现象，但高温作用下的土体水分迁移问题还缺乏研究文献。开展不同温度梯度作用下土壤水分场变化测试装置及方法对后期进行实际工程的稳定研究具有重要意义。

目前研究水分场变化过程主要考虑液态水流动，而在高温情况下，气态水的扩散速率显著增加，气态水对水分迁移的影响不可忽略，而研究气态水迁移的装置及技术还比较缺乏。且目前测试土壤水分场变化过程的方法是在水分迁移过程中的各个测试时间节点，打开设计的水分迁移模型装置，在土体上相应位置上挖孔掏土采用微波炉烘干法进行含水量的测试，再将掏空部分补齐，关闭水分迁移装置继续进行实验。此方法存在的缺点是掏土和弥补掏孔的前后，对土体有一定的扰动，不能够完全保证试验土体的结构性没有产生变化，且所弥补的土体的含水量无法准确确定，对不同温度下研究土壤水分场的变化规律产生影响。且人工掏土测试含水率的方法试验量大，很难在很短的时间内完成。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高温作用下土壤气态水测试装置及方法，该方法尽可能的模拟实际工程中土体不同位置处受到不同温度的作用进行水分迁移的情况，并且在尽量不扰动土体的初始结构状态的同时进行水分迁移过程中水分场变化过程的测量，得到不同温度梯度作用下含水量的分布情况，进一步计算出气态水的迁移量。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现的。

本发明提供的一种高温作用下土壤气态水迁移测试装置，包括：

气态水迁移装置，配置有两个放置土样的模具箱，和可插入温度水分传感器的盖板，两部分土样通过加热装置加热，进行土样气态水迁移测试；

加热装置，配置有置于气态水迁移装置两端部的加热板，用于对气态水迁移装置中的土样进行加热；

防变形约束装置，用于固定气态水迁移装置与加热装置，对其进行约束；

土壤温度水分测试系统，连接到气态水迁移装置，获取气态水迁移装置的土样随时间、温度变化的含水量数据，将得到的数据进行计算进一步得到气态水的迁移量。

进一步,所述气态水迁移装置包括2个模具箱、盖板和嵌入式隔板，2个模具箱为框型结构，并列对称分布于盖板下方，2个模具箱之间设一块嵌入式隔板，土样分别置于2个模具箱内。

进一步,在模具箱和盖板内侧涂覆有耐高温防水材料，模具箱和盖板外侧包裹有保温隔热材料。

进一步，所述盖板上设有可插入温度水分传感器的开口，温度水分传感器与盖板之间的缝隙采用保温隔热材料填充密封。