模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱及方法技术

一种模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱，包括试验箱、注水系统、加压系统和监测系统；试验箱包括内部中空、顶部开口的箱体，箱体的顶部开口密封配合有顶盖；试验土体的上方设有注水系统，注水系统与外部水源相连，对试验土体供水以得到饱和试验土体；注水系统包括注水管网，注水管网水平铺设在试验土体上表面；注水网管的上方设有加压系统，以模拟不同埋深填埋垃圾产生的土压力；监测系统包括应变式土压力盒、应变式孔隙水压力传感器和多通道数据采集仪。本发明专利技术还提供模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱的试验方法。本发明专利技术从不同土压力跟水量角度出发，对其不同土压条件作用下衬垫渗透性及渗透变形特性进行研究。行研究。行研究。

【技术实现步骤摘要】
模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱及方法


[0001]本专利技术涉及环境岩土工程试验领域，尤其涉及模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱及方法。

技术介绍

[0002]随着我国工业化和城市化进程加快，环境污染问题日益突出。填埋一直作为城市生活垃圾重要处理手段。直接填埋的垃圾，由于发酵、雨水淋刷等因素产生含有重金属和有机化合物等有害物质的渗沥液。为了防止渗滤液污染地下水和周围环境，垃圾填埋场底部和边坡上都设置有衬垫来防止渗滤液渗透。由于生活垃圾数量庞大，加剧填埋场填埋深度，是得衬垫处于高应力状态下，影响防渗性能。因此，有必要对不同土压条件下的衬垫的防渗性能进行研究，得到合理填埋场埋深。
[0003]室内模型试验，为不同土压条件下的衬垫渗透机理和应用的研究提供了很好的途径。目前，室内相关模型试验系统均针对不含变化土压条件的研究，缺乏针对不同土压条件下衬垫的渗透性能模型试验系统。

技术实现思路

[0004]为克服上述问题，本专利技术提供模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱及方法。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱，包括试验箱、注水系统、加压系统和监测系统；
[0006]所述试验箱包括内部中空、顶部开口的箱体，箱体的顶部开口设有顶盖，顶盖与箱体通过模型箱螺栓连接且密封配合；箱体的左侧壁中上部开有注水孔和出线孔，出线孔位于注水孔的下方；箱体底面中心开有出水孔，出水孔连接有出水管，出水管上设有出口流量计；所述箱体内填装有试验土体，试验土体的上方设有注水系统，注水系统与外部水源相连，对试验土体供水以得到饱和试验土体；
[0007]所述注水系统包括注水管网，注水管网水平铺设在试验土体上表面，注水网管为S形盘管状结构；注水网管的管壁上布设有多个通孔，注水管网的外侧管壁包覆有防止土体进入注水管网内部的土工布；注水管网的进水端与注水管连接，注水管穿过箱体左侧壁上的注水孔与外部水源相连，注水管上沿注水方向依次设有注水阀门和进口流量计；注水网管的上方设有加压系统，以模拟不同埋深填埋垃圾产生的土压力；
[0008]所述加压系统包括钢板和配重砝码，钢板水平设置在注水网管的上表面，钢板的尺寸略小于箱体的内部尺寸，钢板的上表面放置有配重砝码；
[0009]所述监测系统包括应变式土压力盒、应变式孔隙水压力传感器和多通道数据采集仪；所述箱体的左侧内壁沿试验土体的深度方向间隔设有若干测压孔座，测压孔座位于出线孔的下方；测压孔座左端固定在箱体的左侧内壁上，测压孔座的右端开有测压孔，测压孔内安装有应变式孔隙水压力传感器；
[0010]所述应变式土压力盒设置在试验土体的上表面，并沿钢板的长度方向间隔设置在注水网管S形盘管状结构的间隙中；应变式土压力盒的顶面高于注水网管的顶面，应变式土压力盒上下表面分别与钢板和试验土体接触；
[0011]所述箱体左侧壁上的出线孔内设有密封件，密封件上设有细孔；应变式土压力盒、应变式孔隙水压力传感器的信号输出端分别连接有信号传输线，信号传输线穿过密封件上的细孔与多通道数据采集仪的信号输入端相连，多通道数据采集仪获取试验土体的孔隙水压力和土压力。
[0012]优选地，所述箱体由四周侧板和底板组成，箱体与顶盖之间设有橡胶垫。
[0013]优选地，所述箱体和顶盖均采用有机玻璃制成。
[0014]本专利技术的第二个专利技术提供一种模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱的试验方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1，在模型箱内分层填筑试验土体，并逐层夯实；在试验土体的填筑过程中放入应变式孔隙水压力传感器，将应变式孔隙水压力传感器布置在测压孔内，应变式孔隙水压力传感器的信号传输线从出线孔的密封件中穿出与多通道数据采集仪连接；当试验土体填筑至出线孔下方时，提前将应变式土压力盒的信号传输线从出线孔的密封件中穿出与多通道数据采集仪连接；当试验土体填筑至注水孔下方时，在试验土体上表面铺设注水管网，同时将应变式土压力盒布置在试验土体表面；
[0016]步骤2，静置24小时，记录应变式孔隙水压力传感和应变式土压力盒的初始读数；应变式孔隙水压力传感和应变式土压力盒的初始读数记录好后，打开注水阀门，通过注水管网往试验土体内注水；观测出口流量计和进口流量计，当出口流量计和进口流量计的流量相等时，停止注水将试验土体静置48小时进行土体饱和；
[0017]步骤3，待试验土体饱和后，在应变式土压力盒的上方铺设钢板，在钢板上放置配重砝码，通过配重砝码的位置和质量模拟不同的土压情况；盖上顶盖，并用试验箱螺栓将顶盖与箱体紧密连接；
[0018]步骤4，打开注水阀门，通过注水管网往试验土体内注水；记录出口流量计和进口流量计的进出水流量，当出口流量计和进口流量计的读数相等且稳定后，记录此时应变式孔隙水压力传感器和应变式土压力盒的读数，并将其与步骤2中变式孔隙水压力传感器和应变式土压力盒的初始读数进行对比，以获得当前土压情况下试验土体的渗流能力变化；
[0019]步骤5，关闭注水阀门结束注水，打开顶盖，更换新的试验土体，重复步骤1
‑
4，并改变步骤3中配重砝码的质量和位置，从而得到不同土压情况下的试验土体的渗流能力变化。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021](1)加压系统可根据需要改变配重砝码模拟不同情况下的填埋压力，在钢板上对称放置砝码使得得加压均匀；不对称放置可模拟不均匀填埋压力。注水系统可以设置不同注水量。从不同土压力跟水量角度出发，对其不同土压条件作用下衬垫渗透性及渗透变形特性进行研究。
[0022](2)操作方便，成本较为低廉，整个箱体采用透明的有机玻璃便于观测渗流作用下土体的变化情况
附图说明
[0023]图1是本专利技术的结构示意图(前视剖视图)。
[0024]图2是本专利技术中注水管网与应变式土压力盒的安装位置示意图(俯视图)。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱，其特征在于：包括试验箱、注水系统、加压系统和监测系统；所述试验箱包括内部中空、顶部开口的箱体，箱体的顶部开口设有顶盖(1
‑
1)，顶盖(1
‑
1)与箱体通过模型箱螺栓(1
‑
2)连接且密封配合；箱体的左侧壁中上部开有注水孔(1
‑
5)和出线孔(1
‑
6)，出线孔(1
‑
6)位于注水孔(1
‑
5)的下方；箱体底面中心开有出水孔(1
‑
7)，出水孔(1
‑
7)连接有出水管，出水管上设有出口流量计(1
‑
8)；所述箱体内填装有试验土体(5)，试验土体(5)的上方设有注水系统，注水系统与外部水源相连，对试验土体供水以得到饱和试验土体；所述注水系统包括注水管网(2
‑
2)，注水管网(2
‑
2)水平铺设在试验土体上表面，注水网管(2
‑
2)为S形盘管状结构；注水网管(2
‑
2)的管壁上布设有多个通孔，注水管网(2
‑
2)的外侧管壁包覆有防止土体进入注水管网(2
‑
2)内部的土工布；注水管网(2
‑
2)的进水端与注水管(2
‑
3)连接，注水管(2
‑
3)穿过箱体左侧壁上的注水孔(1
‑
5)与外部水源相连，注水管(2
‑
3)上沿注水方向依次设有注水阀门(2
‑
1)和进口流量计(2
‑
4)；注水网管(2
‑
2)的上方设有加压系统(3)，以模拟不同埋深填埋垃圾产生的土压力；所述加压系统包括钢板(3
‑
1)和配重砝码(3
‑
2)，钢板(3
‑
1)水平设置在注水网管(2
‑
2)的上表面，钢板(3
‑
1)的尺寸略小于箱体的内部尺寸，钢板(3
‑
1)的上表面放置有配重砝码(3
‑
2)；所述监测系统包括应变式土压力盒(4
‑
2)、应变式孔隙水压力传感器(4
‑
1)和多通道数据采集仪；所述箱体的左侧内壁沿试验土体的深度方向间隔设有若干测压孔座，测压孔座位于出线孔(1
‑
6)的下方；测压孔座左端固定在箱体的左侧内壁上，测压孔座的右端开有测压孔，测压孔内安装有应变式孔隙水压力传感器(4
‑
1)；所述应变式土压力盒(4
‑
2)设置在试验土体的上表面，并沿钢板(3
‑
1)的长度方向间隔设置在注水网管(2
‑
2)S形盘管状结构的间隙中；应变式土压力盒(4
‑
2)的顶面高于注水网管(2
‑
2)的顶面，应变式土压力盒(4
‑
2)上下表面分别与钢板(3
‑
1)和试验土体(5)接触；所述箱体左侧壁上的出线孔(1
‑
6)内设有密封件，密封件上设有细孔；应变式土压力盒(4
‑
2)、应变式孔隙水压力传感器(4
‑
1)的信号输出端分别连接有信号传输线，信号传输线穿过密封件上的细孔与多通道数据采集仪的信号输入端相连，多通道数据采集仪获取试验土体(5)的孔隙水压力和土压力。2.如权利要求1所述的模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许四法，石凯锋，王哲，裘思思，冯铖，胡威，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：