一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置及测试方法，装置包括设有试样腔的底座，试样腔设有顶板，连通试样腔底部设有进水组件及进气组件；试样腔设有多个取样口，连通试样腔的顶部设有U型管和导排口；还包括分别可拆卸设置于顶板上的第一可调支架和第二可调支架，第一可调支架和第二可调支架均设有能够移动的导杆，其中一导杆底端设有多孔板；另一导杆底端设有压板，贯穿压板和导杆设有导液孔。本发明专利技术的装置通过更换试样腔上部的可调支架，能够进行水相和气相渗透系数的测定，可用于测试填埋气的吸附量和生物氧化量以及填埋场内部的水
【技术实现步骤摘要】
一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置及测试方法
[0001]本专利技术属于环境岩土工程中土体的水相和气相渗透系数测定及垃圾填埋场中填埋气的物理吸附和生物氧化减排
，具体涉及一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]目前，在我国处理城市生活垃圾的主要方式是填埋、堆肥、焚烧三大基本技术，城市生活垃圾填埋处理仍占有较大的比例。城市垃圾填埋场的服役年限较长，设计使用寿命至少为100年。在传统的垃圾填埋场中，多采用压实黏土作为垃圾填埋场的防渗层和终覆盖层材料，其主要功能是：
①
通过控制上部雨水下渗，减少填埋场渗滤液入渗，降低地下水土污染风险，同时防止暴雨及特大暴雨等极端天气条件引起填埋场覆盖层土体浸润线上升而失稳滑坡；
②
控制填埋气无组织释放，缓解甲烷等温室气体排放。由于受外部降雨和日晒干湿及季节性冻
‑
融循环影响，亦或受内部垃圾中有机质的降解，使得填埋场在上覆荷载作用下发生变形，造成上覆层土体塌陷破坏，导致土体渗透特性的改变及有害气体的释放。
[0003]一方面填埋场上部雨水的入渗和垃圾中自身携带的混合液体及有机质的降解，会产生大量的垃圾渗沥液污染物，随着污染物的入渗，极易对地下水造成污染；另一方面填埋气中的甲烷气体属于易燃易爆的温室性气体，极易引起填埋场火灾、爆炸和坍塌等事故。虽然多数填埋场均设置有渗沥液收集装置及气体收集装置，但仍有相当一部分渗沥液会遗漏和填埋气的逃逸，而在中小型填埋场以及老旧填埋场中，没有设置渗滤液收集及气体收集系统，渗滤液直接渗漏到地下和气体直接排放到大气中。因此，研究填埋场防渗层和终覆盖层土体的渗透特性和减排填埋场中释放的甲烷对遏制全球气候变暖具有重要的实际意义。
[0004]目前，针对土体渗透特性测试技术多是水相和气相分开测试研究的，尚未一种将水相和气相渗透系数进行联合测定的试验装置。已有研究发现采用新型生物改性材料作为填埋场终覆盖层材料，研究覆盖层对填埋气物理吸附量和生物氧化效能，实现减排甲烷等有害气体的目的。并且垃圾填埋场终覆盖层土体渗透特性及其对填埋气吸附、生物氧化试验多是开展短期测试，即假定终覆盖层土体理化性质及力学特性保持稳定，较少考虑其随填埋场服役时间的变化。在实际工程中，随着填埋场服役时间的增长，终覆盖层土体的理化性质的改变是动态的，尤其是当下使用生物覆盖系统的填埋场，这种动态的变化极易引起终覆盖层土体原有的功能丧失，进而造成终覆盖层土体设计参数的变化。因此，很有必要研发一种水气渗透系数联合测试及气体吸附与氧化测试装置来研究考虑时间因素的终覆盖层土体渗透特性及其对填埋气氧化削减效能的变化规律。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置及测试方法，该装置可完成水相和气相渗透系数的测定，可进行长效机制下填埋场终覆盖层土体吸附和氧化削减甲烷等有害气体的变化规律，且可以模拟不同厚度终覆盖层土体的渗透特性及气
体削减规律。
[0006]本专利技术为了达到上述目的所采用的技术方案是：一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，包括设有试样腔的底座，试样腔设有顶板，连通试样腔底部设有用于向试样腔通入测试用水的进水组件，以及用于向试样腔通入测试用气的进气组件；试样腔自下至上设有多个取样口，连通试样腔的顶部设有U型管和导排口；还包括能够分别可拆卸设置于顶板上的第一可调支架和第二可调支架，第一可调支架和第二可调支架均设有能够沿试样腔轴向移动的导杆；其中，第一可调节支架的导杆底端设有用于置于试样腔内以对待测试样进行封堵和挤压、且允许气体从待测试样向上通过的多孔板；第二可调节支架的导杆底端设有用于置于试样腔内以对待测试样进行密封封堵和挤压的压板，贯穿压板和导杆设有导液孔。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述底板开设有进水口，所述进水组件包括管道连通进水口设置的水压力控制器，在该管道上设有截止阀。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述底板开设有进气口，所述进气组件包括管道连通进气口设置的储气罐，在该管道上沿气体流通方向依次设有截止阀、气体流量计和气体增湿瓶。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述试样腔为透明亚克力塑料板制成的圆筒状。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述顶板开设有螺孔，所述导杆设有与所述螺孔相适配的螺纹。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述多孔板的板体上均布有气孔，板体上还设有用于与试样腔内壁密封配合的O型圈。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，还包括数据采集装置以及连接数据采集装置设置于试样腔内的温湿度传感器和吸力传感器。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，还包括用于接收从导液孔内流出液体的量筒以及用于放置和称量量筒实时重量的天平。
[0014]一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试方法，利用上述水气渗透系数及气体吸附与氧化测试装置进行，包括，水气渗透系数测试：S101、取待测试样装填至试样腔内，将第一支架安装于试样腔，沿试样腔轴向调节第一支架使多孔板对待测试样进行封堵和挤压，以调整待测试样初始干密度符合测试需求；S102、进气组件向试样腔内通入调节好压力和流量的测试用气体，气体依次穿过待测试样以及多孔板，通过U型管液面高度差获取气相渗透试验数据，停止进气组件的进气，完成气相渗透试验；S103、取下第一支架，将第二支架安装于试样腔，沿试样腔轴向调节第一支架使压对待测试样进行密封封堵和挤压，进水组件向试样腔内通入调节好压力和流量的测试用水，收集沿导液孔流出的测试用水，获取出水量与出水时间的关系，停止进水组件的进水，完成水相渗透试验；
气体吸附与氧化测试：S201、取普通覆盖层土样装入试样腔内，将第一支架安装于试样腔，沿试样腔轴向调节第一支架使多孔板对试样进行封堵和挤压，以调整试样初始干密度符合测试需求；S202、进气组件向试样腔内通入调节好压力和流量的测试用气体，气体依次穿过待测试样以及多孔板，通过各取样口以及导排口获取各取样所得气体的浓度数据，依据气体浓度数据获取普通覆盖层土样对气体的吸附量；S203、将试样腔内换装生物覆盖层土样，重复S201和S202步骤，再次获取各取样口以及导排口所得气体的浓度数据，依据气体浓度数据获取生物覆盖层土样对气体的吸附量；S204、依据S202所获取普通覆盖层土样对气体的吸附量以及S203所获取生物覆盖层土样对气体的吸附量获取生物覆盖层土样对被测气体的生物氧化量。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，水气渗透系数测试以及气体吸附与氧化测试中，均采用温湿度传感器和吸力传感器对测试中的土样进行数据采集。
[0016]本专利技术有益效果：1.本专利技术的测试装置面向岩土工程领域及垃圾填埋场上覆层土体的渗透特性和填埋气吸附、生物氧化效能的试验研究，为研究土体渗透特性包括水相和气相渗透和测试填埋场上覆层土体缓解填埋气排放提供一套试验装置，并且可针对填埋场工程特性进行长效机制下终覆盖层土体削减填埋气的时效性测试。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，包括设有试样腔（11）的底座（1），试样腔（11）设有顶板（15）， 其特征在于：连通试样腔（11）底部设有用于向试样腔（11）通入测试用水的进水组件，以及用于向试样腔（11）通入测试用气的进气组件；试样腔（11）自下至上设有多个取样口（13），连通试样腔（11）的顶部设有U型管（16）和导排口（19）；还包括能够分别可拆卸设置于顶板（15）上的第一可调支架和第二可调支架，第一可调支架和第二可调支架均设有能够沿试样腔（11）轴向移动的导杆（17）；其中，第一可调节支架的导杆（17）底端设有用于置于试样腔（11）内以对待测试样进行封堵和挤压、且允许气体从待测试样向上通过的多孔板（1701）；第二可调节支架的导杆（17）底端设有用于置于试样腔（11）内以对待测试样进行密封封堵和挤压的压板（1702），贯穿压板（1702）和导杆（17）设有导液孔（1703）。2.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，所述底板（1）开设有进水口（24），所述进水组件包括管道连通进水口（24）设置的水压力控制器（6），在该管道上设有截止阀。3.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，所述底板（1）开设有进气口（25），所述进气组件包括管道连通进气口（25）设置的储气罐（5），在该管道上沿气体流通方向依次设有截止阀、气体流量计（3）和气体增湿瓶（2）。4.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，所述试样腔（11）为透明亚克力塑料板制成的圆筒状。5.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，所述顶板（15）开设有螺孔（27），所述导杆（17）设有与所述螺孔（27）相适配的螺纹。6.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，所述多孔板（1701）的板体上均布有气孔（28），板体上还设有用于与试样腔（11）内壁密封配合的O型圈（10）。7.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，还包括数据采集装置（22）以及连接数据采集装置（22）设置于试样腔（11）内的温湿度传感器（20）和吸力传感器（21）。8.如权利要求1所述的一种水气渗透系数与气体吸附氧化测试装置，其特征在于，还包括用于接收从导液孔（1703）...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明玉，何朋立，宋白杨，孙文静，湘勇，刘瑜，王记勇，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
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