CN114216825A - 一种模拟沉降和滤液收集装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟沉降和滤液收集装置，包括试验箱，试验箱内设有土体，试验箱底面中间开设有缺口，试验箱的缺口处配合设置有pvc板，pvc板的底面边缘设有一圈储液槽；pvc板的底部中央固定在蜗轮丝杠升降机的丝杆顶端；pvc板的底部四个角分别固定有导杆，导杆穿设升降机安装板；pvc板与升降机安装板之间设置应变式位移计；升降机安装板的下方水平设置钢板，减速机、电机的底部分别连接有支撑槽钢。本发明还提供一种模拟沉降和滤液收集装置的试验方法。本发明通过减速机和蜗轮丝杆升降机来达到模拟缓慢沉降的效果，在pvc板模拟沉降的同时，利用储液槽与橡皮管、量筒也达到了收集滤液的效果。
Description
技术领域
本发明涉及环境岩土工程试验领域，尤其涉及一种模拟沉降和滤液收集装置及试验方法。
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，衬垫处于高应力和不均匀应力状态下会产生沉降，使得渗透液突破衬垫污染地下水源。因此有必要模拟不同沉降对渗透的影响同时收集渗滤液并观测离子浓度变化。
发明内容
为克服上述问题，本发明提一种不同土压条件下衬垫渗透性能变化的一种模拟沉降和滤液收集装置及试验方法。
本发明的第一个方面提供一种模拟沉降和滤液收集装置，包括试验箱、动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统和固定装置；
所述试验箱内设有土体，试验箱底面中间开设有缺口，缺口用于模拟土体沉降；
所述渗滤液收集系统包括pvc板，pvc板配合设置在试验箱的缺口处，pvc板的形状与缺口的形状一致；pvc板的底面边缘设有一圈储液槽，储液槽用于承接缺口处渗出的滤液；储液槽的底面开设有下滤口，下滤口连接有橡皮管，橡皮管的另一端连接有量筒；
所述动力系统包括升降机安装板和蜗轮丝杠升降机，升降机安装板1-6水平设置在pvc板的下方，升降机安装板的中央安装有蜗轮丝杠升降机1-2，pvc板的底部中央固定在蜗轮丝杠升降机的丝杆顶端；pvc板的底部四个角分别固定有导杆，导杆竖直向下并穿设升降机安装板，导杆与升降机安装板滑动配合；蜗轮丝杠升降机的输入端与减速机的输出端连接，减速机的输入端与电机的输出端连接，电机是正反转的电机；
所述固定装置包括钢板，钢板水平设置在升降机安装板的下方，减速机、电机的底部分别连接有支撑槽钢；支撑槽钢的底部垂直设置在钢板上，支撑槽钢的顶部竖直向上并支撑在减速机、电机的底部；钢板通过地脚螺栓与外部平台固定连接；
所述沉降检测系统包括应变式位移计，应变式位移计设置在pvc板与升降机安装板之间，应变式位移计用于检测pvc板相对升降机安装板的位移变化值；应变式位移计通过信号线与应变采集仪电连接，应变采集仪3-3采集pvc板相对升降机安装板的位移变化值。
进一步，所述蜗轮丝杆升降机包括涡轮箱、蜗轮、蜗杆和丝杆，升降机安装板的底面中央安装有涡轮箱；蜗轮转动设置在蜗轮箱内，蜗轮中心设有内螺纹，蜗轮中心螺纹连接有丝杆，丝杆竖直贯通蜗轮箱，丝杆的上端穿过升降机安装板的底面中央；丝杆的顶端为法兰式，丝杆的顶端与pvc板的底面固定连接，丝杆伸出蜗轮箱的下部设置在丝杆外套内，丝杆外套的顶端与蜗轮箱固定连接，丝杆外套的底端与钢板固定连接。
进一步，所述储液槽的槽壁具有斜面，使得储液槽的槽口宽度大于槽底宽度，便于滤液流向储液槽槽底。
进一步，所述减速机是行星减速机，减速机控制pvc板以1.5mm/min的速度下降。
进一步，所述电机连接有正反转开关。
本发明的第二个方面提供一种模拟沉降和滤液收集装置的试验方法，包括以下步骤：
(1)向试验箱内填筑土体，并逐层夯实，检查动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统、固定装置的连接是否准确；
(2)将pvc板与试验箱底面缺口处对齐，之后运转电机将pvc板上升，当pvc板顶面与试验箱内部底面平行时停止，等待试验箱内的土体进行饱和；
(3)进行沉降试验，运转电机将pvc板下降，试验箱缺口处土体会随之发生沉降变形，缺口处土体和pvc板一起下降，即沉降；土体变形后，土体内部水开始向变形处渗流；
(4)收集渗流的滤液，滤液集中通过储液槽的下滤口经橡胶管流入量筒内，实时收集反应滤液收集速率；
(5)收集pvc板的沉降变化信息，pvc板的沉降变化信息通过位移计反映，并通过信号线传输至应变采集仪。
本发明的有益效果是：由于沉降是非常缓慢的，该装置通过减速机和蜗轮丝杆升降机来达到一个模拟缓慢沉降的效果，并且正反转开关可使pvc板自由上下升降，并且在pvc板模拟沉降的同时，利用储液槽与橡皮管、量筒也达到了收集滤液的效果。在储液槽中可以设置有一定斜度的凹槽，利于滤液流动到下滤口，从而达到更好的收集效果。
附图说明
图1是本发明动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统和固定装置的结构示意图。
图2是本发明中试验箱与pvc板和动力系统的结构示意图。
附图标记说明：1-1、减速机；1-2、蜗轮丝杆升降机；1-3、电机；1-4、正反转开关；1-5、三相插头；1-6、升降机安装板；1-7、导杆；1-8、丝杆外套；2-1、pvc板；2-2、储液槽；2-3、下滤口；2-4橡皮管；3-1、应变式位移计；3-2、信号线；3-3、应变采集仪；4-1、钢板；4-2、地脚螺栓；4-3、钢板；5-1、试验箱；5-2、缺口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
在本发明的描述中，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，本发明的第一个实施例提供一种模拟沉降和滤液收集装置，包括试验箱、动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统和固定装置；
所述试验箱5-1内设有土体，试验箱底面中间开设有缺口5-2，缺口5-2用于模拟土体沉降；
所述渗滤液收集系统包括pvc板2-1，pvc板2-1配合设置在试验箱的缺口处，pvc板2-1的形状与缺口的形状一致；pvc板2-1的底面边缘设有一圈储液槽2-2，储液槽2-2用于承接缺口5-2处渗出的滤液；储液槽2-2的槽壁具有斜面，使得储液槽2-2的槽口宽度大于槽底宽度，便于滤液流向储液槽2-2槽底。储液槽2-2的底面开设有下滤口2-3，下滤口2-3连接有橡皮管2-4，橡皮管2-4的另一端连接有量筒2-5；
所述动力系统包括升降机安装板1-6和蜗轮丝杠升降机1-2，升降机安装板1-6水平设置在pvc板2-1的下方，升降机安装板1-6的中央安装有蜗轮丝杠升降机1-2，pvc板2-1的底部中央固定在蜗轮丝杠升降机1-2的丝杆顶端；所述蜗轮丝杆升降机1-2包括涡轮箱、蜗轮、蜗杆和丝杆，升降机安装板1-6的底面中央安装有涡轮箱；蜗轮转动设置在蜗轮箱内，蜗轮中心设有内螺纹，蜗轮中心螺纹连接有丝杆，丝杆竖直贯通蜗轮箱，丝杆的上端穿过升降机安装板1-6的底面中央；丝杆的顶端为法兰式，丝杆的顶端与pvc板的底面固定连接，丝杆伸出蜗轮箱的下部设置在丝杆外套内，丝杆外套的顶端与蜗轮箱固定连接，丝杆外套的底端与钢板4-3固定连接。
pvc板2-1的底部四个角分别固定有导杆1-7，导杆1-7竖直向下并穿设升降机安装板1-6，导杆1-7与升降机安装板1-6滑动配合；蜗轮丝杠升降机的输入端与减速机1-1的输出端连接，减速机1-1的输入端与电机1-3的输出端连接，电机1-3是正反转的电机，电机1-3连接有正反转开关1-4，正反转开关1-4连接有三相四线插头1-5；本实施例中电机1-3所需电源为三相380v,6级电机，900r/min。减速机1-1是行星减速机，减速机控制pvc板2-1以1.5mm/min的速度下降。
所述固定装置包括钢板4-3，钢板4-3水平设置在升降机安装板1-6的下方，减速机1-1、电机1-3的底部分别连接有支撑槽钢4-1；支撑槽钢4-1的底部垂直焊接在钢板4-3上，支撑槽钢4-1的顶部竖直向上并焊接在减速机1-1、电机1-3的底部；钢板4-3通过地脚螺栓4-2与外部平台固定连接；
所述沉降检测系统包括应变式位移计3-1，应变式位移计3-1设置在pvc板2-1与升降机安装板1-6之间，应变式位移计用于检测pvc板相对升降机安装板的位移变化值；应变式位移计3-1通过信号线3-2与应变采集仪3-3电连接，应变采集仪3-3采集pvc板相对升降机安装板的位移变化值。
本发明的第二个实施例提供一种模拟沉降和滤液收集装置的试验方法，包括以下步骤：
1.向试验箱内填筑土体，并逐层夯实，检查动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统、固定装置的连接是否准确；
2.将pvc板与试验箱底面缺口处对齐，之后运转电机将pvc板上升，当pvc板顶面与试验箱内部底面平行时停止，等待试验箱内的土体进行饱和；
3.进行沉降试验，运转电机将pvc板下降，试验箱缺口处土体会随之发生沉降变形，缺口处土体和pvc板一起下降，即沉降；土体变形后，土体内部水开始向变形处渗流；
4.收集渗流的滤液，滤液集中通过储液槽的下滤口经橡胶管流入量筒内，实时收集反应滤液收集速率；
5.收集pvc板的沉降变化信息，即pvc板相对升降机安装板的位移变化值，pvc板的沉降变化信息通过位移计反映，并通过信号线传输至应变采集仪。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (6)
1.一种模拟沉降和滤液收集装置，其特征在于：包括试验箱、动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统和固定装置；
所述试验箱内设有土体，试验箱底面中间开设有缺口，缺口用于模拟土体沉降；
所述渗滤液收集系统包括pvc板(2-1)，pvc板(2-1)配合设置在试验箱的缺口处，pvc板(2-1)的形状与缺口的形状一致；pvc板材(2-1)的底面边缘设有一圈储液槽(2-2)，储液槽(2-2)用于承接缺口处渗出的滤液；储液槽(2-2)的底面开设有下滤口(2-3)，下滤口(2-3)连接有橡皮管(2-4)，橡皮管(2-4)的另一端连接有量筒(2-5)；
所述动力系统包括升降机安装板(1-6)和蜗轮丝杠升降机(1-2)，升降机安装板(1-6)水平设置在pvc板(2-1)的下方，升降机安装板(1-6)的中央安装有蜗轮丝杠升降机(1-2)，pvc板(2-1)的底部中央固定在蜗轮丝杠升降机(1-2)的丝杆顶端；pvc板(2-1)的底部四个角分别固定有导杆(1-7)，导杆(1-7)竖直向下并穿设升降机安装板(1-6)，导杆(1-7)与升降机安装板(1-6)滑动配合；蜗轮丝杠升降机的输入端与减速机(1-1)的输出端连接，减速机(1-1)的输入端与电机(1-3)的输出端连接，电机(1-3)是正反转的电机；
所述固定装置包括钢板(4-3)，钢板(4-3)水平设置在升降机安装板(1-6)的下方，减速机(1-1)、电机(1-3)的底部分别连接有支撑槽钢(4-1)；支撑槽钢(4-1)的底部垂直设置在钢板(4-3)上，支撑槽钢(4-1)的顶部竖直向上并支撑在减速机(1-1)、电机(1-3)的底部；钢板(4-3)通过地脚螺栓(4-2)与外部平台固定连接；
所述沉降检测系统包括应变式位移计(3-1)，应变式位移计(3-1)设置在pvc板(2-1)与升降机安装板(1-6)之间，应变式位移计(3-1)用于检测pvc板(2-1)相对升降机安装板(1-6)的位移变化值；应变式位移计(3-1)通过信号线(3-2)与应变采集仪(3-3)电连接，应变采集仪(3-3)采集pvc板(2-1)相对升降机安装板(1-6)的位移变化值。
2.如权利要求1所述的一种模拟沉降和滤液收集装置，其特征在于：所述蜗轮丝杆升降机(1-2)包括涡轮箱、蜗轮、蜗杆和丝杆，升降机安装板(1-6)的底面中央安装有涡轮箱；蜗轮转动设置在蜗轮箱内，蜗轮中心设有内螺纹，蜗轮中心螺纹连接有丝杆，丝杆竖直贯通蜗轮箱，丝杆的上端穿过升降机安装板(1-6)的底面中央；丝杆的顶端为法兰式，丝杆的顶端与pvc板材的底面固定连接，丝杆伸出蜗轮箱的下部设置在丝杆外套内，丝杆外套的顶端与蜗轮箱固定连接，丝杆外套的底端与钢板(4-3)固定连接。
3.如权利要求1所述的一种模拟沉降和滤液收集装置，其特征在于：所述储液槽(2-2)的槽壁具有斜面，使得储液槽(2-2)的槽口宽度大于槽底宽度，便于滤液流向储液槽(2-2)槽底。
4.如权利要求1所述的一种模拟沉降和滤液收集装置，其特征在于：所述减速机(1-1)是行星减速机，减速机控制pvc板(2-1)以1.5mm/min的速度下降。
5.如权利要求1所述的一种模拟沉降和滤液收集装置，其特征在于：所述电机(1-3)连接有正反转开关(1-4)。
6.采用权利要求1-5中任意一项所述的模拟沉降和滤液收集装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向试验箱内填筑土体，并逐层夯实，检查动力系统、渗滤液收集系统、沉降检测系统、固定装置的连接是否准确；
(2)将pvc板与试验箱底面缺口处对齐，之后运转电机将pvc板上升，当pvc板顶面与试验箱内部底面平行时停止，等待试验箱内的土体进行饱和；
(3)进行沉降试验，运转电机将pvc板下降，试验箱缺口处土体会随之发生沉降变形，缺口处土体和pvc板一起下降，即沉降；土体变形后，土体内部水开始向变形处渗流；
(4)收集渗流的滤液，滤液集中通过储液槽的下滤口经橡胶管流入量筒内，实时收集反应滤液收集速率；
(5)收集pvc板的沉降变化信息，pvc板的沉降变化信息通过位移计反映，并通过信号线传输至应变采集仪。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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