一种快速回收透明土中孔隙溶液的装置及操作方法

摘要

本发明涉及一种快速回收透明土中孔隙溶液的装置及操作方法，该装置是由厚壁容器、密封圈、受力盘、导管和孔隙溶液容器组成的，厚壁容器是透明的，能够承受较大的内围压、外围压和竖向荷载，密封圈与受力盘紧密牢固连接，当压入到厚壁容器后，可与厚壁容器内侧封闭接触，同时可在竖向压力下沿厚壁容器内侧滑动，在受力盘中开设溢出口，溢出口直接与导管连接，导管的另一端深入到孔隙溶液容器内，用于容纳回收的透明土中的孔隙溶液，本发明在回收透明土中孔隙溶液的同时还间接地提供了回收透明土中固体颗粒的措施。另外，本发明还公布了一种快速回收透明土中孔隙溶液的操作方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速回收透明土中孔隙溶液的操作方法，特别涉及一种采用低粘滞性的混 合液体配制而成的透明土中孔隙溶液的回收技术和操作方法。

背景技术

由于传统土体的非透明性，不可能连续观测到土体内部任意点的变形情况，然而随着透明 土的出现及其在岩土工程物理模拟试验中的应用，使得观测内部的土体变形和土体内部构筑 物的变形成为可能。透明土是由透明的固体颗粒和折射率相匹配的孔隙溶液组成，当前学术 文献记载的组成透明土的所用固体颗粒和孔隙溶液如图1所示。透明土已被用来研究一些岩 土工程中的机理问题，如渗流、浅基础和深基础等。之后，为了研究透明土体-结构物间的相 互作用，又发展了一个非侵入测量透明土内部变形的系统。因此，透明土在工程机理的研究 中已起到不可替代的作用。

在透明土的应用实验中，最难的是如何配置透明性较好的透明土，它的配制过程一般相当 缓慢。从图5中可以看出，所用的配制透明土的孔隙溶液(除家族3外)均是由2种化学用 油按照一定的质量比或体积比配制而成的，化学用油的密度一般均小于水体的密度。当前市 场中，单位重量的固体颗粒的价格不足单位重量孔隙溶液价格的十分之一，故透明土的配制 价格是由孔隙溶液的价格决定的，另外，透明土是一次性的，不具备多次使用的特性，故当 前使用透明土的成本居高不下。因此，如果能够重新回收利用试验完毕后的透明土中的孔隙 溶液将会降低透明土实验的成本。然而，目前在透明土的试验过程中，还没有一种有效的回 收再利用透明土中孔隙溶液的设备或方法。

因此，目前亟需寻求一种即能降低实验成本，又能循环利用透明土中孔隙溶液的快速回收 装置或方法显得十分重要。

发明内容

本发明的目的就是克服上述缺陷，提供一种快速回收透明土中孔隙溶液的装置及操作方 法。

一种快速回收透明土中孔隙溶液的装置，包括：厚壁容器、密封圈、受力盘、导管和孔隙 溶液容器；厚壁容器是透明的，密封圈与受力盘紧密牢固连接，压入到厚壁容器后与厚壁容 器内侧呈封闭接触，可在竖向压力下沿厚壁容器内侧滑动；受力盘中开设溢出口，溢出口直 接与导管连接，导管的另一端深入到孔隙溶液容器内。

一种快速回收透明土中孔隙溶液的操作方法，包括以下的步骤：

步骤一、松动已在透明土容器中配制好的透明土，使其处于松散状态；

步骤二、将松散状态的透明土倒入厚壁容器中，并倒入相同体积的蒸馏水；

步骤三、采用微型搅拌器搅拌透明土与蒸馏水的混合体，使透明土中的孔隙溶液悬浮上升， 蒸馏水和透明土固体颗粒下沉；

步骤四、连接好带有溢出口的受力盘和密封圈，溢出口连接好导管，并插入到盛有透明土 的厚壁容器内；

步骤五、当受力盘与孔隙溶液表面接触后，施加竖向压力，孔隙溶液则通过溢出口和导管 逐步转移到孔隙溶液容器中；

步骤六、当受力盘刚好接触蒸馏水后停止施加竖向压力；

步骤七、采用蒸馏法对孔隙溶液进行分离，完成透明土中孔隙溶液的回收。

作为优选,步骤一中：透明土中的孔隙溶液是由两种折射率不同的油体混合而成的，一种 油体的折射率大于固体颗粒的折射率，另一种油体的折射率小于固体颗粒的折射率，各液体 的密度小于蒸馏水的密度，且不与蒸馏水相溶。

作为优选,步骤五中：竖向压力即可以通过机械施加，也可以人工控制施加。

本发明的有益效果是：

本发明对当前实验中所配置的透明土在使用完毕后进行分离，将配置的透明土的原材料分 别提取出来，使得透明土的原材料得到了回收再利用，大大避免了材料浪费，节省了实验成 本。

本发明在对透明土中孔隙溶液回收的同时，也间接地把透明土中的固体颗粒分离出去，使 其也可得到回收再利用，进一步避免了材料浪费，节省了实验成本。

采用本发明所回收的孔隙溶液可以直接作为下一个透明土模型制作，无需再次重新配置折 射率相匹配的孔隙溶液，节省了配制透明土的时间。

可对本发明所回收的孔隙溶液进行蒸馏分离，将孔隙溶液中的各混合液体逐个分离出去， 即可用于新的孔隙溶液的制配，也可用于其它实验的需要，使得实验材料得到重新和充分利 用。

附图说明

图1是快速回收透明土中孔隙溶液的装置；

图2是图1中的A-A截面示意图；

图3是密封圈和受力盘的连接剖面详图；

图4是透明土固体颗粒和孔隙溶液的分离示意图。

图5是透明土的组成示意图。

附图标记说明：1—固体颗粒；2—颗粒容器；3—滑行槽；4—滑动开孔盘；5—多球轴承；6— 固定轨道；7—圆柱孔；8—固定开孔盘；9—圆锥孔；10—孔隙溶液；11—透明土容器；12— 棱形侧壁；13—溶液出口；14—溶液导槽；15—螺杆；16—凹扣；17—凸扣；18—底部支座； 19—螺栓；20—螺杆孔；21—旋转杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述， 但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利 要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

参照图1，一种快速回收透明土中孔隙溶液4的装置是由厚壁容器1、密封圈5、受力盘 6、导管9和孔隙溶液容器10组成的。采用有机玻璃制作直径＝200mm、高度＝400mm、壁厚＝20mm 的半开口厚壁容器1，采用有机玻璃制作外径＝10mm，内径＝8mm、长度＝700mm的导管9，将导 管9插入到受力盘6中部的溢出口8中，制作直径＝100mm、高度＝200mm、壁厚＝10mm的半开 口孔隙溶液容器10。

参照图2和图3，制作直径＝150mm、厚度＝10mm的受力盘6，受力盘6的边缘呈凹状，方 便与密封圈5连接紧牢，同时在受力盘6中间开设孔径为5mm的溢出口8，另外，采用橡胶 材料制作中心线直径＝160mm，圆环厚度＝10mm的环状密封圈5，并将密封圈5套在受力盘6中。

参照图4，将已用完的尺寸为长×宽×高×厚＝200mm×200mm×200mm×10mm的透明土容 器11中的高度＝100mm的透明土倒入到开口的厚壁容器1中，并加入1L蒸馏水3，采用微型 搅拌器12对透明土与蒸馏水3的混合体进行搅拌，搅拌过程由慢逐步变快，直至透明土中的 孔隙溶液4和固体颗粒2分离，孔隙溶液4上升至顶部，固体颗粒2和蒸馏水3下沉至底部， 然后将已制作好的受力盘6、密封圈5和导管9连为一体，插入到厚壁容器1中，导管9的 另一端插入到孔隙溶液容器10中，在受力盘6上施加竖向压力7，当受力盘6接触到孔隙溶 液4的液面时，孔隙溶液4沿着溢出口8和导管9逐步移到孔隙溶液容器10中，当受力盘6 刚好接触到蒸馏水3的液面时，停止施加竖向压力7，并拔出受力盘6，用滴管把残留在导管 9中的孔隙溶液4吸走，放到孔隙溶液容器10中，最后将孔隙溶液容器10放在蒸馏箱中把 孔隙溶液4中的各个混合液体逐步蒸馏分离，完成透明土中孔隙溶液4的快速回收，另外， 将厚壁容器1中的蒸馏水3倒掉，将剩余的固体颗粒2放在烘干室中烘干，完成了固体颗粒 2的回收。