本发明专利技术公开了一种用于阻滞污染物迁移的竖向隔离工程屏障的模型装置，包括箱体、位于箱体顶部上方的密封顶盖、位于箱体底部的素混凝土垫层、位于箱体内部的竖向隔离屏障填充区、受污染土体填充区和未受污染土体填充区，竖向隔离屏障填充区和未受污染土体填充区之间设置有第一竖向挡板，竖向隔离屏障填充区和受污染土体填充区之间设置有第二竖向挡板，受污染土体填充区的底部设置有将其与未受污染土体填充区分割开的水平向挡板，未受污染土体填充区的下部设置有穿过箱体的排水管，密封顶盖与箱体顶部之间设置有橡胶密封垫层和多孔垫板。本发明专利技术可测定竖向隔离工程屏障的实际阻滞性能，确定不同场地条件下竖向隔离工程屏障的合理深度及宽度设计值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境及岩土工程领域，涉及一种用于阻滞污染物迁移的竖向隔离工程屏障的模型装置，尤其是对于各类竖向隔离工程屏障修复场地中污染液在土层中的迁移规律及污染物击穿或绕流进行模拟的装置。
技术介绍
常规的竖向隔离工程屏障阻滞性能评价主要通过有效扩散系数和阻滞因子测定，结合对流-弥散-扩散迁移理论，以计算污染物击穿竖向隔离工程屏障材料的时间。这类评价方法无法考虑竖向隔离工程屏障的施工过程及周围土层性质对阻滞性能的不利影响。同时无法预测污染物通过绕流的形式穿越竖向隔离工程屏障的时间。污染物迁移通过竖向隔离工程屏障有两种方式:击穿和绕流。所谓击穿是指污染物迁移通过竖向隔离工程屏障进入原本未受污染的土层；所谓绕流是指污染物由于竖向隔离工程屏障的存在形成向下迁移的运动趋势，并通过迁移至竖向隔离工程屏障底部的方式进入原本未受污染的土层。目前，为保证不出现污染物以绕流的形式迁移通过竖向隔离工程屏障，竖向隔离工程屏障的深度设计通常达到嵌岩深度。这样的设计不仅极大地增加了施工难度，而且造成巨大的材料浪费。相反，限于施工设备的限制竖向隔离工程屏障的实际宽度基本处于0.5m至Im之间。部分将竖向隔离工程屏障的深度范围设计在受污染土层深度，更是未能够考虑到污染物绕流迁移形式的存在。事实上，污染物通过击穿或绕流中任意一种方式迁移进入未受污染土层，则可认为竖向隔离工程屏障失效。因此，科学地设计竖向隔离工程屏障的深度及宽度，需要同时结合污染物击穿和绕流迁移通过竖向隔离工程屏障的时间。对于不同土层及地下水条件，这两者均会发生显著的变化。通常，土体电阻率或水体的电导率值随不同类型的污染物作用而发生显著改变。例如，在受到重金属污染物作用时，土体的孔隙水或地下水的电导率值将发生增大，对于单一重金属元素而言，其数值与重金属污染物浓度呈现正相关性；对于受到有机污染物的影响，土体的孔隙液或地下水的电导率值则出现发生减小。利用这一原理，可以通过土体中孔隙液电导率值的实时监测，准确预测污染物在土层中的浓度分布及其迁移路径。目前尚未有能够通过实时监测的手段观察污染物在竖向隔离工程屏障修复场地的迁移规律，也未能够有效地通过室内试验明确污染物在特定土层、污染深度范围及地下水条件下绕流通过竖向隔离工程屏障的时间。
技术实现思路
技术问题:本专利技术提供一种可以对污染物在土层中的迁移进行实时监测，通过土层各处电导率值的变化描绘污染物的迁移路径，评价污染物击穿和绕流迁移通过竖向隔离工程屏障的时间，为特定场地条件下竖向隔离工程屏障施工设计提出科学的依据，也为污染物迁移数值模拟研究分析提供实测数据加以验证的对污染物竖向隔离屏障进行模拟的装置，同时提供了一种应用该装置的方法。技术方案:本专利技术的对污染物竖向隔离屏障进行模拟的装置，包括箱体、位于箱体顶部上方的密封顶盖、位于箱体底部的素混凝土垫层、位于箱体内部的竖向隔离屏障填充区、受污染土体填充区和未受污染土体填充区，竖向隔离屏障填充区和未受污染土体填充区之间设置有第一竖向挡板，竖向隔离屏障填充区和受污染土体填充区之间设置有第二竖向挡板，受污染土体填充区的底部设置有将其与未受污染土体填充区分割开的水平向挡板，未受污染土体填充区的下部设置有穿过箱体的排水管，密封顶盖与箱体顶部之间设置有橡胶密封垫层和多孔垫板，密封顶盖下侧设置的凸台依次穿过橡胶密封垫层和多孔垫板后与竖向隔离屏障填充区连接，箱体的一个立面上设置有多个与箱体内部连通的安装孔，箱体内部设置有多个从安装孔插入的在线工业电导率电极，多孔垫板中设置有相互连通的竖向孔道，受污染土体填充区一侧的箱体侧立面上设置有与竖向孔道连通的第一注水管道，未受污染土体填充区一侧的侧箱体立面上设置有与竖向孔道连通的第二注水管道。本专利技术中，受污染土体一侧的箱体立面上设置有用于抽放水平向挡板的水平槽口，箱体立面外侧设置有用于密封水平槽口的侧向橡胶垫层和侧向盖板。本专利技术中，在线工业电导率电极通过安装孔嵌入箱体内，在线工业电导率电极与安装孔之间通过O型密封垫圈密封。本专利技术中，多孔垫板采用聚氯乙烯材料，分为两块，分别设置于填充区受污染土体和填充区未受污染土体上方。安装孔安装孔安装孔本专利技术的用于阻滞污染物迁移的竖向隔离工程屏障的模型装置的测试方法，包括以下步骤:第一步:在线工业电导率电极与数据采集仪标定和调试，并将在线工业电导率电极嵌入各模型箱侧向安装孔，通过O型密封垫圈进行固定和密封；第二步:关闭双向阀、双向阀和双向阀，向模型箱底部放入素混凝土层，向第一水箱注入去离子水，向第二水箱注入模拟污染溶液；第三步:将未受污染土体填筑至竖向隔离工程屏障在模型箱内的设计深度处，采用蒸馏水饱和；第四步:根据竖向隔离工程屏障模拟宽度设计，在模型箱内竖向隔离工程屏障(I)设计部位的两侧分别设置第一竖向挡板和第二竖向挡板，将竖向隔离工程屏障材料填筑入第一竖向挡板和第二竖向挡板之间；第五步:在设计填筑未受污染土体一侧，将未受污染土体填筑至模型箱顶部；第六步:在设计填筑受污染土体一侧，将未受污染土体填筑至受污染土体的设计深度，采用蒸馏水饱和未受污染土体，此时在其上部设置水平向挡板；第七步:在设计填筑受污染土体一侧，即所设置水平向挡板的上部填筑受污染土体至模型箱顶部，采用模拟污染溶液进行饱和；第八步:将所述第四步中设置的第一竖向挡板和第二竖向挡板抽出；第九步:在受污染土体和未受污染土体顶部放置多孔垫板，并垫上橡胶密封垫层，模型箱顶部通过密封顶盖封闭；第十步:打开双向阀和双向阀，通过调节气压控制阀设置第一水箱内的水压；第十一步:抽出水平向挡板，并通过侧向橡胶垫层和侧向盖板对模型箱水平槽口进行密封；第十二步:观察模型箱上部与密封顶盖、各在线工业电导率电极与模型箱侧向安装孔以及模型箱水平槽口是否出现渗水现象，若出现渗水现象，则按照所述第二步、第九步和第i^一步中的方式继续密封工作，若无渗水现象则进行第十三步；第十三步:通过在线工业电导率电极对模型箱内各处土体的电导率值变化的实时监测，描绘污染物的迁移轨迹，以评价污染物迁移造成其击穿或绕流通过竖向隔离工程屏障的方式；第十四步:打开双向阀，并关闭双向阀和双向阀，对模型箱进行排水，开启密封顶盖，依次取出橡胶密封垫层和多孔垫板，对测试后的竖向隔离工程屏障进行取样。有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1.实现了污染物在竖向隔离工程屏障修复土层中迁移的实时监测。通过模拟竖向隔离工程屏障的不同深度和宽度、两侧的土层性质、污染源深度范围及地下水流动条件，明确了各工况下污染物的实际迁移路径、击穿及绕流时间，为竖向隔离工程屏障深度设计提供了科学的依据；对已有污染物迁移的数学模型及其研究分析提供实测数据以加以验证。2.测试成本低廉，操作简便。利用本专利技术提供的测试装置进行测试时，可以实时监测污染物的迁移路径，对单一类型的重金属污染物可预测其浓度分布及变化趋势。完成测试装置的整体安装后，不必进行人工操作，简化了测试的操作过程、降低了测试成本。附图说明 图1是本专利技术装置的结构图。图中有:竖向隔离工程屏障1、受污染土体2、未受污染土体3、素混凝土垫层4、第一侧竖向挡板5、第二侧竖向挡板6、水平向挡板7、密封顶盖8、凸台81、橡胶密封垫层9、多孔垫板10、第一水箱11、气压控制阀12、空气压缩机1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对污染物竖向隔离屏障进行模拟的装置，其特征在于，该装置包括箱体、位于所述箱体顶部上方的密封顶盖（8）、位于箱体底部的素混凝土垫层（4）、位于箱体内部的竖向隔离屏障填充区（1）、受污染土体填充区（2）和未受污染土体填充区（3），所述竖向隔离屏障填充区（1）和未受污染土体填充区（3）之间设置有第一竖向挡板（5），所述竖向隔离屏障填充区（1）和受污染土体填充区（2）之间设置有第二竖向挡板（6），所述受污染土体填充区（2）的底部设置有将其与未受污染土体填充区（3）分割开的水平向挡板（7），未受污染土体填充区（3）的下部设置有穿过箱体的排水管（32），所述密封顶盖（8）与箱体顶部之间设置有橡胶密封垫层（9）和多孔垫板（10），密封顶盖（8）下侧设置的凸台（81）依次穿过橡胶密封垫层（9）和多孔垫板（10）后与竖向隔离屏障填充区（1）连接；所述箱体的一个立面上设置有多个与箱体内部连通的安装孔（17），所述箱体内部设置有多个从安装孔（17）插入的在线工业电导率电极（19），所述多孔垫板（10）中设置有相互连通的竖向孔道，受污染土体填充区（2）一侧的箱体侧立面上设置有与所述竖向孔道连通的第一注水管道（21），未受污染土体填充区（3）一侧的侧箱体立面上设置有与所述竖向孔道连通的第二注水管道（31）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜延军，范日东，陈左波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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