[发明专利]模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱及方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

为克服上述问题，本发明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。

本发明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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。

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。

优选地，所述箱体和顶盖均采用有机玻璃制成。