[发明专利]一种去除土中游离氧化铁的渗滤装置及方法

说明书

本发明公开了一种去除土中游离氧化铁的渗滤装置及方法，该装置包括玻璃瓶、连接管和钢环，所述钢环内装有待去铁土样，钢环固定在恒体积固定器内，钢环上部边缘处设有出水口，钢环下部边缘处设有进水口，所述玻璃瓶内装有去铁溶液，玻璃瓶的下部设有出液口，玻璃瓶设在钢环斜上方，所述玻璃瓶的出液口和钢环的进水口通过连接管连接，连接管上设有阀门。本装置及方法的原理简单、操作方便，去铁效果好，并可克服传统方法中会在土中残留各种杂质的缺陷。

技术领域

本发明属于工程地质和环境岩土工程技术领域，特别涉及一种去除土中游离氧化铁的渗滤装置及方法。

背景技术

红黏土主要是由碳酸盐岩在湿热气候条件下经过风化、红土化地质作用下形成的，广泛分布于中国南部、日本西南部、南美、东非和南非以及泰国等热带、亚热带地区。我国红黏土分布面积约占200万km²，集中分布在两广、湖南、云南和贵州等省区，是土木工程基础建设中常用的填料。红黏土的许多工程性质与一般黏土有较大差异，其自然状态下具有高含水率、高塑性等较差的物理性质，但却具有较好的力学性质，如高承载力和低压缩性等。已有研究表明，红黏土的这种特殊性质主要与土中胶结性物质（主要是游离氧化铁）有关。富含游离氧化铁的土体在世界各国均有广泛分布，如我国的红黏土和湛江组软土及澳大利亚的马兰土等。游离氧化铁将黏粒胶结在一起，控制着颗粒表面的活性，明显影响了这些土体的物理力学性质。随着环境物理化学因素的变化，起胶结作用的游离氧化铁会发生破坏、变性和迁移，导致土体的物理力学性质发生明显的变化。因此，针对游离氧化铁对土体工程性质的影响及其内在机理的探索是亟需研究的重要科学问题，目前研究者一般采用常规方法（浸泡法）来去除土中游离氧化铁，即将不锈钢环刀切取的原状土样或者已压制好的扰动土样放入去铁溶液内浸泡；但该方法对实验结果的精确性存在一定的影响，主要表现在以下两个方面：第一，利用去铁溶液浸泡的时长较久，且溶液一直处于静止不动状态，长时间静置很容易发臭并滋生其他物质。第二，利用浸泡法去除部分游离氧化铁后，土样中必然会残留去铁溶液和化学反应后的其他杂质，影响后续相关的实验测试。为此，研制一套可去除土体中游离氧化铁的装置，既可实现有效去除游离氧化铁的同时，还可除去土中残留的溶液杂质，成为一个迫切需要解决的难题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种去除土中游离氧化铁的渗滤装置及方法，可有效去除土中游离氧化铁，同时还可除去土中残留的各种杂质。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下

一种去除土中游离氧化铁的渗滤装置，其包括玻璃瓶、连接管和钢环，所述钢环内装有待去铁土样，钢环固定在恒体积固定器内，钢环上部边缘处设有出水口，钢环下部边缘处设有进水口，所述玻璃瓶内装有去铁溶液，玻璃瓶的下部设有出液口，玻璃瓶设在钢环斜上方，所述玻璃瓶的出液口和钢环的进水口通过连接管连接，连接管上设有阀门。

进一步地，所述钢环用于维持待去铁土样形状，所述恒体积固定器用于限制待去铁土样在去铁过程发生吸水膨胀变形。

进一步地，所述钢环的上、下端面分别设有透水石。

所述恒体积固定器由三根螺杆、两块钢板和六枚螺母组成，两块钢板设在钢环的上、下端面，三根螺杆贯通两块钢板，六枚螺母用于锁紧螺杆和钢板。

进一步地，所述钢板内侧开有适配透水石的凹槽。

进一步地，所述玻璃瓶通过支架设在钢环斜上方。

进一步地，所述去铁溶液是由0.1 mol/L的NaCl、0.05 mol/L的Na₂CO₃和0.05 mol/L的EDTA-连二亚硫酸钠三种溶液配制而成。

采用上述装置的去铁土体热性质测试的方法，包括以下步骤：

(1)制备土样：在取土现场，利用钢环垂直向下压入土层进行取样，随即用保鲜膜密封好，防止水分流失造成土样内部微观结构发生变化；