本发明专利技术公开了一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，该模型装置包括模型箱和污染气体释放设备；其中，模型箱的内侧底部设有气体分散管，模型箱内从上向下依次填充有土体层、细砂层和碎石层，在土体层的顶面设有污染气体水平隔离层；模型箱的上部设有集气室；集气室位于污染气体水平隔离层上方，集气室包括相互平行布设的集气子室；每个集气子室的底面为污染气体水平隔离层，且每个集气子室连接一气体收集装置；污染气体释放设备与模型箱中的气体分散管连接。该装置可以有效地评估有机污染场中进行桩基础施作时污染气体运移过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属土木工程、环境工程、环境岩土工程
，具体说来，涉及一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置。
技术介绍
有机污染物对土壤及地下水的污染日益严重，其对环境和人体健康都存在很大的潜在危害。为保证生态环境的可持续发展，在对污染场地进行再利用前，需要对其进行处理修复。水平隔离是一种控制及修复污染物的有效措施，在有机污染场地中广泛采用。在污染场地中进行工程建设，特别是在有机污染场地中进行桩基础施工，水平隔离结构将不能避免的被破坏。隔离结构的破坏必然导致污染气体的逸出，对施工人员健康及后续的工程建设带来影响，所以明确有机污染场地内桩基础施作过程中污染气体运移规律是很有必要的。模型试验以其直观、形象、准确的特点，可定性或定量地反映天然岩体的物理力学及气体、液体的迁移特性，和与其相联系构筑物的相互影响，可与数学模型相互验证，在很多的工程问题中被广泛采用和认可。目前，国内外关于污染气体在土体中的运移开展了大量工作，但对于有机污染场地内桩基础施作过程中污染气体运移过程的研究很少，由于该问题融合了污染气体在土体中的运移、桩基础施工、水平隔离结构的破坏等问题，数值模拟和现场试验的方法都存在的很大的局限性。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，该装置可以有效地评估有机污染场中进行桩基础施作时污染气体运移过程。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用的技术方案是：一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，该模型装置包括模型箱和污染气体释放设备；其中，模型箱的内侧底部设有气体分散管，模型箱内从上向下依次填充有土体层、细砂层和碎石层，在土体层的顶面设有污染气体水平隔离层；模型箱的上部设有集气室；集气室位于污染气体水平隔离层上方，集气室包括相互平行布设的集气子室；每个集气子室的底面为污染气体水平隔离层，且每个集气子室连接一气体收集装置；污染气体释放设备与模型箱中的气体分散管连接。作为优选例，所述的气体收集装置包括充气组件和集气组件，充气组件包括压缩空气储气瓶、压缩空气开关、压缩空气压力调节阀和压缩空气流量计，压缩空气储气瓶的出口与集气子室通过第一管道连通；从压缩空气储气瓶向集气子室，压缩空气开关、压缩空气压力调节阀和压缩空气流量计依次设置在第一管道上；集气组件包括尾气流量计和尾气开关，集气子室的气体出口外部设有第二管道，尾气开关和尾气流量计设置在第二管道上。作为优选例，所述的污染气体释放设备包括储气瓶、压力调节开关和气体流量计，储气瓶中盛装污染气体，储气瓶的出气口通过第三管道与气体分散管的进气口连接，压力调节开关和气体流量计设置在第三管道上。作为优选例，所述的模型箱包括模型箱框架和钢化玻璃，钢化玻璃固定连接在模型箱框架的五个面上；模型箱具有气密性。作为优选例，所述的污染气体水平隔离层为压实黏土衬垫、土工膜或者土工合成材料黏土衬垫制成。作为优选例，所述的气体分散管上设有盲孔，且气体分散管外壁面包覆纱布层，纱布层覆盖盲孔。作为优选例，所述的盲孔均匀分布在气体分散管上，气体分散管均匀分布在模型箱中。有益效果：与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：1.运用模型试验的方法，可以充分考虑污染物、水平隔离层、土体、桩的相互作用关系，与实际工况更加吻合，有利于提高评估有机污染场中进行桩基础施作时污染气体运移过程的准确性。在桩基础施工过程中，气体在土体中运移是一个复杂的过程，如果忽略上述基本因素，会对结果的评估将会带来巨大的误差。本实施例的模型装置，包括模型箱和污染气体释放设备。预制桩埋设在模型箱中。污染气体释放设备向模型箱的底部中通入污染气体。污染气体通过碎石层向上流动，再依次通过细砂层和土体层，最后通过破损的污染气体水平隔离层，流向集气子室中。通过与集气子室连接的气体收集装置来收集气体，同时，气体收集装置还向集气子室中通入清洁的空气，以保证集气子室内的压力及气体组成和真实的外界大气环境一致。在此过程中，污染气体通过碎石层时，碎石层起到污染气体在土体层中均匀分布的作用，避免污染气体只在几个集中释放区域向上流动，提高检测的准确性。同时，在碎石层上设置细砂层，也是进一步提高污染气体在土体层中均匀分布的作用。碎石层中的碎石间隙大于细砂层的砂粒间隙，所以细砂层可以进一步提高污染气体在水平面上的分布均匀性，使得流向土体层中的污染气体能够均匀稳定，与实际污染土中的气体含量及分布状态更加接近，保证试验的精确度。2.该试验装置能够有效地模拟污染气体在土体中的运移、桩基础施工、水平隔离结构的破坏等过程，对有机污染场地内桩基础施作过程中污染气体运移规律进行定量的分析。本实施例避免了数值分析中模型参数繁多和参数取值不精确的问题，可以得出定量的分析结果，还可以避免复杂的建模过程。由于施工机械及施工人员对水平隔离层造成不同程度破坏后的污染气体运移特征进行评估，以及为进一步的维护提供依据。另外，本实施例的试验设备成本低、操作方法简单、试验周期短。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图。图2是本专利技术实施例的正视图。图3是本专利技术实施例的俯视图。图4是本专利技术实施例中模型箱底部的示意图。图5是本专利技术实施例中集气子室的示意图。图中有：模型箱1、土体层2、污染气体水平隔离层3、污染气体释放设备4、气体收集装置5、充气组件501、集气组件502、尾气开关6、预制桩7、模型箱框架8、钢化玻璃9、集气室10、集气子室101、碎石层11、细砂层12、储气瓶13、压力调节开关14、气体流量计15、气体分散管16、盲孔17、不锈钢管18、压缩空气储气瓶19、压缩空气开关20、压缩空气压力调节阀21、压缩空气流量计22、尾气流量计23。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。如图1和图2所示，本专利技术实施例的一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，包括模型箱1和污染气体释放设备4；其中，模型箱1的内侧底部设有气体分散管16，模型箱1内从上向下依次填充有土体层2、细砂层12和碎石层11，在土体层2的顶面设有污染气体水平隔离层3；模型箱1的上部设有集气室10；集气室10位于污染气体水平隔离层3上方，集气室10包括相互平行布设的集气子室101；每个集气子室101的底面为污染气体水平隔离层3，且每个集气子室101连接一气体收集装置5；污染气体释放设备4与模型箱1中的气体分散管16连接。作为优选，气体分散管16为不锈钢管18。在上述实施例中，预制桩7埋设在模型箱1中。预制桩7的底端穿过集气室10，位于土体层2中，污染气体释放设备4向模型箱1的底部中通入污染气体。污染气体通过碎石层11向上流动，再依次通过细砂层12和土体层2，最后通过破损的污染气体水平隔离层3，流向集气子室101中。通过与集气子室101连接的气体收集装置5来收集气体，同时，气体收集装置5还向集气子室101中通入清洁的空气，以保证集气子室101本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，其特征在于，该模型装置包括模型箱（1）和污染气体释放设备（4）；其中，模型箱（1）的内侧底部设有气体分散管（16），模型箱（1）内从上向下依次填充有土体层（2） 、细砂层（12）和碎石层（11），在土体层（2）的顶面设有污染气体水平隔离层（3）；模型箱（1）的上部设有集气室（10）；集气室（10）位于污染气体水平隔离层（3）上方，集气室（10）包括相互平行布设的集气子室（101）；每个集气子室（101）的底面为污染气体水平隔离层（3），且每个集气子室（101）连接一气体收集装置（5）；污染气体释放设备（4）与模型箱（1）中的气体分散管（16）连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，其特征在于，该模型装置包括模型箱（1）和污染气体释放设备（4）；其中，
模型箱（1）的内侧底部设有气体分散管（16），模型箱（1）内从上向下依次填充有土体层（2）、细砂层（12）和碎石层（11），在土体层（2）的顶面设有污染气体水平隔离层（3）；模型箱（1）的上部设有集气室（10）；集气室（10）位于污染气体水平隔离层（3）上方，集气室（10）包括相互平行布设的集气子室（101）；每个集气子室（101）的底面为污染气体水平隔离层（3），且每个集气子室（101）连接一气体收集装置（5）；污染气体释放设备（4）与模型箱（1）中的气体分散管（16）连接。
2.按照权利要求1所述的用于研究污染场地桩基打设时污染气体运移的模型装置，其特征在于，所述的气体收集装置（5）包括充气组件（501）和集气组件（502），充气组件（501）包括压缩空气储气瓶（19）、压缩空气开关（20）、压缩空气压力调节阀（21）和压缩空气流量计（22），压缩空气储气瓶（19）的出口与集气子室（101）通过第一管道连通；从压缩空气储气瓶（19）向集气子室（101），压缩空气开关（20）、压缩空气压力调节阀（21）和压缩空气流量计（22）依次设置在第一管道上；集气组件（502）包括尾气流量计（23）和尾气开关（6），集气子室（101）的气体出口外部设有第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜延军，冯亚松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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