[发明专利]一种观测汽态水迁移的试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种观测汽态水迁移的试验装置及方法，包括温度控制器、连接环、上位机和两根样品管；两根样品管水平共线设置，前端相对间隙设置，连接环两端分别嵌套在两根样品管的前端；两根样品管末端分别可拆卸设置有一个控温盘，每个控温盘输入端连接有一个温度控制器输出端；两根样品管和连接环内均设置有温湿度传感器，温湿度传感器输出端与上位机输入端连接。能够实现土样的仅汽态水迁移过程，实现了汽态水迁移试验。

技术领域

本发明属于土样试验领域，涉及一种观测汽态水迁移的试验装置及方法。

背景技术

在西北的一些干旱和半干旱地区，比如甘肃等，此地区降雨稀少，日照充足，蒸发作用强烈，蒸发量远远大于降雨量，昼夜温差大，地下水位较深，但是，在此地区发生了路基顶部含水率增加的现象。对于黄土路基而言，路基顶部含水量增加会造成路基强度的降低，路基沉缩，形成路基和基层之间的脱空，路基作为路基路面结构重要的支撑结构，路基强度降低必将影响到路面强度和稳定性，因此在此地区出现了不同程度的病害，例如出现了网状裂缝、纵横向裂缝和不均匀沉降等。西北干旱与半干旱地区因地理和气候因素，大气降雨和地下水毛细水的上升对路基顶部含水率的增加影响可以忽略。但是路基顶部含水率增加确实存在，而且影响到了路面的工作性。

目前，半刚性基层因刚度高，扩散应力强，水稳定性良好和造价低等特点被广泛应用于路面基层中。经过诸多学者分析，西北地区土体主要以非饱和土的形式存在。非饱和土三相体系中，水分子作为最为活跃的部分，常常受到自然环境的影响下，游离于固相和气相之间。当土基上存在覆盖层，尤其是公路工程中常用的半刚性路面，白天包气带的水汽被阻挡，便聚集在覆盖层下，晚上气温下降，聚集的水汽便冷凝成液态水，导致覆盖层下含水率的增大，进而造成路面病害的产生。

目前对水汽迁移的试验多为液态水迁移的研究，对于研究汽态水的迁移观测装置很少，尤其是直观的观测汽态水的迁移。但是在干旱和半干旱地区的公路工程中，汽态水迁移是含水率增加的主要原因。所以设计一种汽态水迁移的试验装置十分重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种观测汽态水迁移的试验装置及方法，能够实现土样的仅汽态水迁移过程，实现了汽态水迁移试验。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种观测汽态水迁移的试验装置，包括温度控制器、连接环、上位机和两根样品管；

两根样品管水平共线设置，前端相对间隙设置，连接环两端分别嵌套在两根样品管的前端；两根样品管末端分别可拆卸设置有一个控温盘，每个控温盘输入端连接有一个温度控制器输出端；两根样品管和连接环内均设置有温湿度传感器，温湿度传感器输出端与上位机输入端连接。

优选的，每根样品管及连接环上均设置有用于温湿度传感器穿过的通孔。

进一步，每根样品管设置有三个通孔，三个通孔分别位于样品管靠近两端部位及中间部位。

优选的，控温盘周面上嵌套有固定环，样品管的末端嵌套在固定环周面，通过螺钉穿过样品管与固定环连接。

优选的，两根样品管的前端均设置有纱网。

优选的，两根样品管与连接环螺纹连接。

优选的，样品管采用玻璃管。

一种基于上述任意一项所述装置的观测汽态水迁移的试验方法，包括以下步骤；

步骤一，将两种土样分别放置在两根样品管中，一种土样采用重氧水配置，另一种土样采用蒸馏水配置；将两根样品管前端通过连接环连接；

步骤二，启动两个温度控制器，控制两个控温盘温度保持不变，两个控温盘的温差为20℃-40℃；

步骤三，直到7-10天后，关闭两个温度控制器；