[发明专利]一种胶结透明土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土力学研究技术领域，尤其涉及一种胶结透明土及其制备方法。

背景技术

土体变形测量是土力学研究的重要基础之一。传统的室内模型试验测量通过土体内部埋设的传感器获取局部的，受传感器尺寸影响的监测信息，以及土体边界区域的变形。为了实现对土体内部变形、渗流等的可视化观测，开发了透明土实验技术。

透明土是由透明的固体颗粒和折射率相匹配的孔隙液体配制而成的，利用透明土并采用现代光学观测技术和图像捕捉与处理技术可以实现土的变形、渗流，温度效应等问题的可视化研究，对于深入研究各种工程地质条件下的土体内部变形规律和机理，提高对土力学和岩土工程问题的本质认识具有重要意义。

现有的透明土一般是由两种材料组成，即透明土颗粒和具有相应折射率的孔隙流体，因为这两种材料具有相同或相近的折射率，光线不经过折射就可以穿过，所以这种“土”是透明的，能模拟自然粘土，海底软粘土和无胶结砂土的性质。

现有的孔隙流体的密度和粘滞性较小，所配置出透明土的粘聚力几乎为零，无法模拟胶结砂的物理力学特性，也就不能采用现有的透明土模拟高陡边坡。为提高透明土的粘聚性，有人把固体颗粒磨细，到达天然粘性颗粒的粒径大小，但是颗粒越细小，所配制出的透明土透明性越差。为此，需要寻找一种高透明度的胶结透明土来为岩土模拟实验服务，拓宽透明土的模拟范围。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一种胶结透明土的制备方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种胶结透明土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤

（1）制备孔隙流体：将白油与正十二烷按照重量比1:8比例混合（20-30℃，优选26℃环境下），得到孔隙流体；

本发明的白油,通常是指白色矿物油.它是经过特殊的深度精制后的矿物油，由石油所得精炼液态烃的混合物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物，原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和脱蜡，加氢精制而得，白色无色、无味、化学惰性、光安定性能好，基本组成为饱和烃结构，芳香烃、含氮、氧、硫等物质近似于零。

（2）制备非饱和透明土：将气相二氧化硅与熔融石英砂以重量比0.001-0.1的比例混合，加少量步骤（1）制得的孔隙流体，配置出白色粉末包裹的非饱和透明土；

（3）制备半成品：将剩余的孔隙流体倒入步骤（2）所制得的非饱和透明土中并搅拌均匀，得到半成品；

（4）制备成品：将步骤（3）所制得的半成品中放到真空设备中抽真空，并静置，即得胶结透明土。

作为优选的技术方案：步骤（1）中，所述白油为15号白油，即40℃时运动粘度为15cst的白油。

作为优选的技术方案：步骤（2）中，所述气相二氧化硅与加入的孔隙流体的质量比不低于1:2.43。

可以配制不同气相二氧化硅含量的胶结透明土，通过控制气相二氧化硅的质量百分比来控制透明土的胶结程度，气相二氧化硅含量越大，所制得的透明土的胶结强度越高。

作为优选的技术方案：步骤（3）中，倒入剩余的孔隙流体之前，先击实非饱和透明土，这样可以得到孔隙较小的胶结透明土。

作为优选的技术方案：步骤（4）中的真空度达到-0.08Mpa以上。

作为优选的技术方案：步骤（4）中静置时间为12小时。

抽真空和静置，均是为了更好地排出气体。

本发明的目的之二，在于提供一种上述制备方法所制得的胶结透明土。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的胶结透明土，同时具备优异的粘聚力和透明性，从而可以采用本发明的胶结透明土模拟高陡边坡；

制作工艺简单，采用常规透明土的制作工具即可完成；所用的气相二氧化硅与熔融石英砂混合后透明土依然保持很高的透明度；所制得的胶结透明土稳定性较好，便于其在不同模具中击实以及制样；可以配制具有不同粘聚力的透明土，克服了传统透明土无粘性的缺陷；可用于模拟自然弱胶结砂。

附图说明

图1为实施例1制备得到的胶结透明土样。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1