CN208537358U - 一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，包括横梁、两根立柱、基座、压力室、加压系统、供排水系统和量测系统；本实用新型装置通过加压系统为测量试样提供三向围压，使测量过程更好的接近工程实际中的渗透特性，本实用新型装置模拟测量并研究在实际工程情况下的带有缺陷的土工膜的渗透性，从而为保证尾矿坝、废弃场与填埋场等工程的环境安全问题提供理论依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，属于建筑工程仪器设备领域。
背景技术
尾矿坝的作用是堆放和处理尾矿等矿山土体废弃物和污染物，当尾矿坝坝体内部发生渗流时，其内部的有害重金属元素将逐渐随着渗流作用会侵蚀地表水以及地下水体，将会对水资源造成污染，进而对整个社会的发展造成严重的影响。
基于以上的影响，土工膜作为一种的较好的防渗材料，被逐渐的被运用到尾矿坝等工程当中。由于土工膜在厂家生产的过程中，难免会存在一些质量上的问题，以及施工过程中也会存在土工膜破损的现象，土工膜因缺陷引起的渗透作用造成的工程安全隐患和环境污染等问题急需得到较好的解决，本实用新型装置出于解决这一问题为出发点，亟需研发一种试验装置，来模拟并研究在实际工程情况下的带有缺陷的土工膜渗透性，从而为保证尾矿坝、废弃场与填埋场等工程的环境安全奠定基础。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，来模拟并研究在实际工程情况下的带有缺陷的土工膜的渗透性，从而为工程安全与环境保护提供有利的科学依据。
本实用新型的技术方案是：一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，包括横梁、两根立柱、基座、压力室、加压系统、供排水系统和量测系统；
所述两根立柱分别固定在基座上，所述两根立柱的底部分别与基座连接，所述两根立柱的顶部通过横梁连接，所述压力室位于横梁下部和两根立柱之间，且所述压力室固定在基座上；
所述压力室包括上盖、试样帽、排水网、橡胶膜、有机玻璃罩、橡皮夹带Ⅰ、橡皮夹带Ⅱ；所述上盖密封安装在有机玻璃罩的顶部，所述有机玻璃罩的底部与基座密封连接，且有机玻璃罩位于两根立柱之间，所述有机玻璃罩内部设有橡胶膜，所述橡胶膜的底部通过橡皮夹带Ⅰ夹紧在基座上，所述橡胶膜的顶部通过橡皮夹带Ⅱ夹紧在试样帽上，所述橡胶膜内部的底部设有透水材料，所述透水材料上方放置带有缺陷的土工膜，所述带有缺陷的土工膜上方放置试样，所述试样顶部设置排水网，所述试样帽位于排水网上方；
所述加压系统包括输气管、气压传感器、加压活塞杆、气压泵、橡胶圈；所述气压泵通过输气管与上盖连通并伸入有机玻璃罩内，所述上盖上设有气压传感器，所述气压传感器穿过上盖伸入有机玻璃罩内，所述加压活塞杆穿过横梁和上盖并伸入有机玻璃罩内，所述加压活塞杆的下端位于试样帽上方；
所述供排水系统包括输水管、出水管、排水管、输水泵；所述输水泵与输水管的一端连通，所述输水管的另一端穿过有机玻璃罩与橡胶膜连通并伸入橡胶膜内，所述出水管的一端穿过有机玻璃罩伸入橡胶膜内，所述出水管的另一端位于外部，所述基座的底部设有排水管，所述排水管的一端穿过基座与橡胶膜的底部连通，所述排水管的另一端位于储水器上方；
所述量测系统包括流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ、计算机、信息采集仪、打印机、数据线Ⅰ、数据线Ⅱ、数据线Ⅲ、数据线Ⅳ、数据线Ⅴ、数据线Ⅵ；所述气压传感器通过数据线Ⅰ与数据采集器连接，所述输水管上设有流量传感器，所述流量传感器Ⅰ通过数据线Ⅱ与数据采集器连接，所述出水管上设有流量传感器Ⅱ，所述流量传感器Ⅱ通过数据线Ⅲ与数据采集器连接，所述加压活塞杆内设有压力传感器和速度传感器，所述数据线Ⅳ的一端分别与压力传感器和速度传感器连接，数据线Ⅳ的另一端与数据采集器连接，所述数据采集器通过数据线Ⅵ与计算机连接，所述计算机通过数据线Ⅴ与打印机连接。
所述横梁的两端分别通过上螺纹帽、下螺纹帽与两根立柱的顶部连接，所述基座为阶梯形基座。
所述排水网与试样帽之间的橡胶膜上设有水位刻度线。
所述输气管、气压传感器与上盖的连通处均采用粘合剂与密封布进行密封。
所述输水管、出水管穿过有机玻璃罩处采用粘合剂进行涂抹密封。
所述排水管穿过基座处采用粘合剂与密封布进行密封。
所述带有缺陷的土工膜为单层、多层、单孔或多孔膜。
所述排水网为土工复合排水网。
所述加压活塞杆通过橡胶圈与上盖密封连接。
打开输水泵后，所述排水网上方形成自由流水带，待自由流水带的高度到达指定的刻度标记处时，再放置试样帽。
本实用新型的工作过程如下：
第一步：制备好试样，将制备好的试样放置于橡胶膜中并置于土工膜上，橡胶膜的底部套于基座凸出的部位，并用橡皮夹带Ⅰ夹紧，试样上部放有土工复合排水网。
第二步：打开计算机、数据采集器和打印机，打开输水泵，使水流经过输水管与出水管，形成一条自由水流带，当水位达到橡胶膜指定的刻度，并且流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ监测到的水流量大小（流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ监测到的水流量数据分别通过数据线Ⅱ、数据线Ⅲ传给数据采集器，再由数据采集器通过数据线Ⅵ传给计算机，通过计算机显示器可看到水流量大小）趋于稳定的时候，将试样帽放置于自由水流带上，并用橡皮夹带Ⅱ将试样帽与橡胶膜夹紧。
第三步：先启动气压泵并通过输气管向压力室加压，由气压传感器监测压力室内气压大小，并通过数据线Ⅰ传给数据采集器，再由数据采集器通过数据线Ⅵ传给计算机，通过观察计算机显示屏上压力室内气压是否趋于稳定，待压力室内气压趋于稳定，启动竖向加压装置，通过加压活塞杆给试样加压，加压活塞杆给试样所施加的压力通过数据线Ⅳ传给数据采集器，再由数据采集器传给计算机，通过计算机显示器可看到加压活塞杆给试样所施加的压力大小，并可由打印机打出报表。
第四步：观测排水管排出到烧杯的水量，完成土工膜的渗透性测量。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型装置能够模拟测量并研究土工膜破损情况下的渗透特性。
（2）本实用新型装置通过气压与加压活塞杆的轴压实现三向围压，使试验能够更好的接近工程实际中的渗透特性，从而为保证尾矿坝、废弃场与填埋场等工程的环境安全问题提供理论依据。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图；
图2、图3为本实用新型装置的部分结构示意图；
图4为本实用新型加压活塞杆与上盖密封连接示意图；
图5为本实用新型加压活塞杆与橡胶圈连接的俯视图；
图6为本实用新型水位刻度线的位置示意图；
图中各标号为：1-输气管、2-输水管、3-出水管、4-流量传感器Ⅰ、5-流量传感器Ⅱ、6-横梁、7-上盖、8-气压传感器、9-加压活塞杆、10-试样帽、11-排水网、12-土工膜、13-橡胶膜、14-有机玻璃罩、15-基座、16-排水管、17-立柱、18-气压泵、19-输水泵、20-计算机、21-打印机、22-数据线Ⅰ、23-数据线Ⅱ、24-数据线Ⅲ、25-数据线Ⅳ、26-上螺纹帽、27-下螺纹帽、28-数据线Ⅴ、29-橡皮夹带Ⅰ、30-橡皮夹带Ⅱ、31-橡胶圈、32-数据采集器、33-数据线Ⅵ、34-透水材料、35-试样。
具体实施方式
实施例1：下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1~6所示，本测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置包括横梁6、两根立柱17、基座15、压力室、加压系统、供排水系统和量测系统；
所述两根立柱17分别固定在基座15上，所述两根立柱17的底部分别与基座15连接，所述两根立柱17的顶部通过横梁6连接，所述压力室位于横梁6下部和两根立柱17之间，且所述压力室固定在基座15上；
所述压力室包括上盖7、试样帽10、排水网11、橡胶膜13、有机玻璃罩14、橡皮夹带Ⅰ29、橡皮夹带Ⅱ30；所述上盖7密封安装在有机玻璃罩14的顶部，所述有机玻璃罩14的底部与基座15密封连接，且有机玻璃罩14位于两根立柱17之间，所述有机玻璃罩14内部设有橡胶膜13，所述橡胶膜13的底部通过橡皮夹带Ⅰ29夹紧在基座15上，所述橡胶膜13的顶部通过橡皮夹带Ⅱ30夹紧在试样帽10上，所述橡胶膜13内部的底部设有透水材料34，所述透水材料34上方放置带有缺陷的土工膜12，所述带有缺陷的土工膜12上方放置试样35，所述试样35顶部设置排水网11，所述试样帽10位于排水网11上方；
所述加压系统包括输气管1、气压传感器8、加压活塞杆9、气压泵18、橡胶圈31；所述气压泵18通过输气管1与上盖7连通并伸入有机玻璃罩14内，所述上盖7上设有气压传感器8，所述气压传感器8穿过上盖7伸入有机玻璃罩14内，所述加压活塞杆9穿过横梁6和上盖7并伸入有机玻璃罩14内，所述加压活塞杆9的下端位于试样帽10上方；
所述供排水系统包括输水管2、出水管3、排水管16、输水泵19；所述输水泵19与输水管2的一端连通，所述输水管2的另一端穿过有机玻璃罩14与橡胶膜13连通并伸入橡胶膜13内，所述出水管3的一端穿过有机玻璃罩14伸入橡胶膜13内，所述出水管3的另一端位于外部，所述基座15的底部设有排水管16，所述排水管16的一端穿过基座15与橡胶膜13的底部连通，所述排水管16的另一端位于储水器上方；
所述量测系统包括流量传感器Ⅰ4、流量传感器Ⅱ5、计算机20、信息采集仪、打印机21、数据线Ⅰ22、数据线Ⅱ23、数据线Ⅲ24、数据线Ⅳ25、数据线Ⅴ28、数据线Ⅵ33；所述气压传感器8通过数据线Ⅰ22与数据采集器32连接，所述输水管2上设有流量传感器Ⅰ4，所述流量传感器Ⅰ4通过数据线Ⅱ23与数据采集器32连接，所述出水管3上设有流量传感器Ⅱ5，所述流量传感器Ⅱ5通过数据线Ⅲ24与数据采集器32连接，所述加压活塞杆9内设有压力传感器和速度传感器，所述数据线Ⅳ25的一端分别与压力传感器和速度传感器连接，数据线Ⅳ25的另一端与数据采集器32连接，所述数据采集器32通过数据线Ⅵ33与计算机20连接，所述计算机20通过数据线Ⅴ28与打印机21连接。
所述横梁6的两端分别通过上螺纹帽26、下螺纹帽27与两根立柱17的顶部连接，所述基座15为阶梯形基座，且从基座中部最高，两侧较低，所述两根立柱17固定在基座15两侧较低的阶梯上，所述橡胶膜13通过橡皮夹带Ⅰ29夹紧在基座15中部较高的阶梯上。
所述排水网11与试样帽10之间的橡胶膜13上设有水位刻度线。
所述输气管1、气压传感器8与上盖7的连通处均采用粘合剂与密封布进行密封。
所述输水管2、出水管3穿过有机玻璃罩14处采用粘合剂进行涂抹密封。
所述排水管16穿过基座15处采用粘合剂与密封布进行密封。
所述测量的带有缺陷的土工膜12为单层膜。
所述排水网11为土工复合排水网。
所述加压活塞杆9通过橡胶圈31与上盖7密封连接。
本实施例装置测量土工膜渗透性的具体步骤如下：
第一步：制备好试样35，将制备好的试样35放置于橡胶膜13中并置于土工膜12上，橡胶膜13的底部套于基座15凸出的部位，并用橡皮夹带Ⅰ29夹紧，试样35上部放有土工复合排水网11。
第二步：打开计算机20、数据采集器32和打印机21，打开输水泵19，使水流经过输水管2与出水管3，形成一条自由水流带，当水位达到橡胶膜13指定的刻度，并且流量传感器Ⅰ4、流量传感器Ⅱ5监测到的水流量大小（流量传感器Ⅰ4、流量传感器Ⅱ5监测到的水流量数据分别通过数据线Ⅱ23、数据线Ⅲ24传给数据采集器32，再由数据采集器32通过数据线Ⅵ33传给计算机20，通过计算机显示器可看到水流量大小）趋于稳定的时候，将试样帽10放置于自由水流带上，并用橡皮夹带Ⅱ30将试样帽10与橡胶膜13夹紧。
第三步：先启动气压泵18并通过输气管1向压力室加压，由气压传感器8监测压力室内气压大小，并通过数据线Ⅰ22传给数据采集器32，再由数据采集器32通过数据线Ⅵ33传给计算机20，通过观察计算机显示屏上压力室内气压是否趋于稳定，待压力室内气压趋于稳定，启动竖向加压装置，通过加压活塞杆9给试样35加压，加压活塞杆9给试样35所施加的压力通过数据线Ⅳ25传给采集器32，再由采集器32传给计算机20，通过计算机显示器可看到加压活塞杆9给试样35所施加的压力大小，并可由打印机21打出报表。
第四步：观测排水管排出到烧杯的水量，完成土工膜的渗透性测量。
Claims (9)
1.一种测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于，包括横梁（6）、两根立柱（17）、基座（15）、压力室、加压系统、供排水系统和量测系统；
所述两根立柱（17）分别固定在基座（15）上，所述两根立柱（17）的底部分别与基座（15）连接，所述两根立柱（17）的顶部通过横梁（6）连接，所述压力室位于横梁（6）下部和两根立柱（17）之间，且所述压力室固定在基座（15）上；
所述压力室包括上盖（7）、试样帽（10）、排水网（11）、橡胶膜（13）、有机玻璃罩（14）、橡皮夹带Ⅰ（29）、橡皮夹带Ⅱ（30）；所述上盖（7）密封安装在有机玻璃罩（14）的顶部，所述有机玻璃罩（14）的底部与基座（15）密封连接，且有机玻璃罩（14）位于两根立柱（17）之间，所述有机玻璃罩（14）内部设有橡胶膜（13），所述橡胶膜（13）的底部通过橡皮夹带Ⅰ（29）夹紧在基座（15）上，所述橡胶膜（13）的顶部通过橡皮夹带Ⅱ（30）夹紧在试样帽（10）上，所述橡胶膜（13）内部的底部设有透水材料（34），所述透水材料（34）上方放置带有缺陷的土工膜（12），所述带有缺陷的土工膜（12）上方放置试样（35），所述试样（35）顶部设置排水网（11），所述试样帽（10）位于排水网（11）上方；
所述加压系统包括输气管（1）、气压传感器（8）、加压活塞杆（9）、气压泵（18）、橡胶圈（31）；所述气压泵（18）通过输气管（1）与上盖（7）连通并伸入有机玻璃罩（14）内，所述上盖（7）上设有气压传感器（8），所述气压传感器（8）穿过上盖（7）伸入有机玻璃罩（14）内，所述加压活塞杆（9）穿过横梁（6）和上盖（7）并伸入有机玻璃罩（14）内，所述加压活塞杆（9）的下端位于试样帽（10）上方；
所述供排水系统包括输水管（2）、出水管（3）、排水管（16）、输水泵（19）；所述输水泵（19）与输水管（2）的一端连通，所述输水管（2）的另一端穿过有机玻璃罩（14）与橡胶膜（13）连通并伸入橡胶膜（13）内，所述出水管（3）的一端穿过有机玻璃罩（14）伸入橡胶膜（13）内，所述出水管（3）的另一端位于外部，所述基座（15）的底部设有排水管（16），所述排水管（16）的一端穿过基座（15）与橡胶膜（13）的底部连通，所述排水管（16）的另一端位于储水器上方；
所述量测系统包括流量传感器Ⅰ（4）、流量传感器Ⅱ（5）、计算机（20）、信息采集仪、打印机（21）、数据线Ⅰ（22）、数据线Ⅱ（23）、数据线Ⅲ（24）、数据线Ⅳ（25）、数据线Ⅴ（28）、数据线Ⅵ（33）；所述气压传感器（8）通过数据线Ⅰ（22）与数据采集器（32）连接，所述输水管（2）上设有流量传感器Ⅰ（4），所述流量传感器Ⅰ（4）通过数据线Ⅱ（23）与数据采集器（32）连接，所述出水管（3）上设有流量传感器Ⅱ（5），所述流量传感器Ⅱ（5）通过数据线Ⅲ（24）与数据采集器（32）连接，所述加压活塞杆（9）内设有压力传感器和速度传感器，所述数据线Ⅳ（25）的一端分别与压力传感器和速度传感器连接，数据线Ⅳ（25）的另一端与数据采集器（32）连接，所述数据采集器（32）通过数据线Ⅵ（33）与计算机（20）连接，所述计算机（20）通过数据线Ⅴ（28）与打印机（21）连接。
2.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述横梁（6）的两端分别通过上螺纹帽（26）、下螺纹帽（27）与两根立柱（17）的顶部连接，所述基座（15）为阶梯形基座。
3.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述排水网（11）与试样帽（10）之间的橡胶膜（13）上设有水位刻度线。
4.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述输气管（1）、气压传感器（8）与上盖（7）的连通处均采用粘合剂与密封布进行密封。
5.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述输水管（2）、出水管（3）穿过有机玻璃罩（14）处采用粘合剂进行涂抹密封。
6.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述排水管（16）穿过基座（15）处采用粘合剂与密封布进行密封。
7.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述带有缺陷的土工膜（12）为单层、多层、单孔或多孔膜。
8.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述排水网（11）为土工复合排水网。
9.根据权利要求1所述的测量带有缺陷的土工膜渗透性的试验装置，其特征在于：所述加压活塞杆（9）通过橡胶圈（31）与上盖（7）密封连接。
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| CN111595689B (zh) * | 2020-06-22 | 2024-02-27 | 昆明理工大学 | 一种二氧化碳饱和及水头反压饱和的动三轴实验仪器 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190222 Termination date: 20190514 |
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