专利名称：一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，属于环境岩土工程技术领域。
背景技术：
近年来，城市生活垃圾迅速增长，无害化处理率低、环境污染严重。卫生填埋作为一种成本较低、技术相对简单、能迅速处理垃圾的方式而成为我国主要的垃圾处理形式。为了阻止垃圾渗滤液对填埋场周边的土壤与地下水环境的污染，在填埋场常建有衬垫系统。最近几年，HDPE 土工膜和土工聚合粘土垫(GCL:Geosnythetic Clay Liner)构成的复合防渗衬垫越来越受关注，这种衬垫防具有渗能力好，抗剪强度高、吸附能力大、施工方便等优点，广泛应用于填埋场建设中。填埋场复合防渗衬垫在施工和运行过程中，填埋高度的不同导致复合衬垫系统的作用力的变化，垃圾体的分解导致复合防渗衬垫接触的温度和化学溶液的变化，复合防渗衬垫下垫层在垃圾堆体压力变化下导致不均匀沉降，这些因素直接影响复合防渗衬垫的安全运行。目前，针对应力-温度-化学耦合作用下填埋场复合衬垫防渗破坏过程的本构关系还未真正建立起来，从而未能实现对受应力、水流、化学、温度作用的填埋场复合衬垫防渗进行有效的模拟和行为预测。因此，研发能开展不同溶液浓度、不同温度、不同压强和不同非均匀沉降模式下复合防渗衬垫失效破坏的模拟系统，探求复杂工况下复合防渗衬垫的失效机理和获取相关试验数据，为填埋场工程设计部门提供必要的技术参数是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种能模拟不同溶液浓度、不同温度、不同压强和不同非均匀沉降模式下复合防渗衬垫失效破坏模拟系统。为了实现上述目的，其技术解决方案为:—种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，所述的模拟系统由控制平台、观测装置和模拟装置组成，其中，模拟装置由模拟容器、模拟容器上盖板、液压伸缩杆、液压动力装置、加热装置、潜水泵、气压动力装置、渗漏监测网、进液器和标记杆构成，模拟容器内底面设置有均匀矩阵排列的液压伸缩杆，液压伸缩杆上端面分别设置有方形承压板，方形承压板的轴心与液压伸缩杆的轴心重合，均匀矩阵排列的液压伸缩杆的下端分别通过液压支管连接到液压主管网上，液压主管网连接到液压动力装置上，液压支管上分别设置有液压控制阀，模拟容器的底部还开有出液口，出液口通过管道连接液体收集器，连接出液口和液体收集器的管道上设置有流量测定器，渗漏监测网设置在模拟容器内的底面上，模拟容器的内壁上二分之一高度处设置有密封卡槽，模拟容器的内壁上还分别设置有加热装置和潜水泵，加热装置和潜水泵位于密封卡槽的上方，加热装置通过导线与温度控制装置连接，模拟容器上盖板上开有与均匀矩阵排列的液压伸缩杆相对应的通孔，通孔的轴心与伸缩杆的轴线重合，模拟容器上盖板上还开有进液口和进气口，进液口通过管道连接进液器，管道上设置有控制阀，进气口通过管道连接气压动力装置，管道上设置有气压控制器，标记杆活动的插入在模拟容器上盖板上的通孔中，标记杆的上端分别设置有标记球，观测装置位于模拟装置的一侧，观测装置的三维摄像装置位于各标记球的上方。所述三维摄像装置、流量测定器、温度控制装置、液压动力装置、气压动力装置、气压控制器、控制阀、潜水泵和液压控制阀分别经导线连接在控制平台上。所述的模拟容器为矩形状。所述的模拟容器为圆形状。由于采用了以上技术方案，本发明的一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，对所需模拟的复合防渗衬垫置于方形承压板上方，模拟系统的模拟容器内的密封卡槽使复合防渗衬垫与模拟容器四周的密封连接，复合防渗衬垫将模拟容器分成上下两层，模拟容器的上层空间为试验溶液和空气层，潜水泵进 出液口均置于试验溶液中，能有效循环试验溶液，结合加热装置和温度控制装置，能有效控制试验溶液的温度，气压动力装置通过对模拟容器的上层空间的空气层注入压力气体，能为复合防渗衬垫上提供不同级别的压力，模拟复合防渗衬垫上的不同压力作用工况；位于复合防渗衬垫下的均匀矩阵排列的液压伸缩杆分别在液压控制阀的控制下产生不同高度的变化，能有效模拟复合防渗衬垫在不均匀沉降变形工况下的变形情况；复合防渗衬垫在溶液、温度、压力和不均匀变形作用下发生破坏；渗漏监测网能准确检测出复合防渗衬垫的破坏点，流量测定器通过对试验溶液流量的实时监控，能有效评估破坏点的破坏程度；三维摄像装置通过对标记球的三维实时监测，保证了对复合防渗衬垫失效破坏不均匀沉降模式的实时监测；所有的参数设置、数据监测、记录和处理都通过控制平台集中控制处理完成，保证了试验效果和大大提高了试验效率，该模拟系统能模拟不同溶液浓度、不同温度、不同压强和不同非均匀沉降模式下复合防渗衬垫失效破坏，有利于对复合防渗衬垫失效破坏条件的综合控制。
图1为本发明的结构示意图
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。见附图一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，模拟系统由控制平台2、观测装置和模拟装置组成，其中，模拟装置由模拟容器15、模拟容器上盖板7、液压伸缩杆20、液压动力装置17、加热装置4、潜水泵13、气压动力装置12、渗漏监测网16、进液器10和标记杆8构成，模拟容器15设置于支架18上，模拟容器15为矩形状或者圆形状，模拟容器15内底面设置有均匀矩阵排列的液压伸缩杆20，液压伸缩杆20上端面分别设置有方形承压板，方形承压板的轴心与液压伸缩杆20的轴心重合，均匀矩阵排列的液压伸缩杆20的下端分别通过液压支管连接到液压主管网19上，液压主管网19连接到液压动力装置17上，液压支管上分别设置有液压控制阀，模拟容器15的底部还开有出液口，出液口通过管道连接液体收集器22，连接出液口和液体收集器22的管道上设置有流量测定器21，渗漏监测网16设置在模拟容器15内的底面上,模拟容器15的内壁上二分之一高度处设置有密封卡槽14,模拟容器15的内壁上还分别设置有加热装置4和潜水泵13，加热装置4和潜水泵13位于密封卡槽14的上方，加热装置4通过导线与温度控制装置5连接，模拟容器上盖板7上开有与均匀矩阵排列的液压伸缩杆20相对应的通孔，通孔的轴心与伸缩杆20的轴线重合，模拟容器上盖板7上还开有进液口和进气口，进液口通过管道连接进液器10，管道上设置有控制阀9，进气口通过管道连接气压动力装置12，管道上设置有气压控制器11，标记杆8活动的插入在模拟容器上盖板7上的通孔中，标记杆8的上端分别设置有标记球，观测装置位于模拟装置的一侧，观测装置的三维摄像装置6位于各标记球的上方，三维摄像装置6安装于支撑杆3的上端，支撑杆3连接支座1，三维摄像装置6、流量测定器21、温度控制装置5、液压动力装置17、气压动力装置12、气压控制器11、控制阀9、潜水泵13和液压控制阀分别经导线连接在控制平台2上。本发明试验装置的工作原理:试验时，按照试验要求和目的配制好试验溶液，按照模拟系统准备好试验用复合防渗衬垫，连接好模拟系统的各导线和各装置的电源开关，打开控制平台2，确保各控制器处于关闭状态，在控制平台2打开各液压控制阀，将液压伸缩杆20均调制最大行程，然后关闭各液压控制器，并按照复合防渗衬垫失效破坏模式设定各液压控制器，控制各液压伸缩杆20的下降高度和下降速度，打开模拟容器上盖板7，将待模拟的复合防渗衬垫置于方形承压板的顶部，复合防渗衬垫的四周置于密封卡槽14中进行密封处理，复合防渗衬垫将模拟容器15分成上下两层，模拟容器15的上层空间为试验溶液和空气层，关闭模拟容器上盖板7，模拟容器上盖板7与模拟容器15四周锁紧扣密封连接，将标记杆8插入模拟容器上盖板7上的通孔中，标记杆8的底端通过吸盘与复合防渗衬垫连接，标记杆8的轴心与液压伸缩杆20重合，标记杆8与模拟容器上盖板7上的通孔之间活动密封，将配置好的溶液倒入进液器10中，打开控制阀9，溶液经进液口进入模拟容器15中，试验溶液需要淹没加热装置4和潜水泵13，并给模拟容器15 —定的空间便于加气控制压力，溶液添加完毕后，关闭控制阀9，在控制平台2上通过温度控制装置5设定好溶液温度，打开加热装置4、温度控制装置5和潜水泵13，将试验溶液加热到试验温度，潜水泵13的进出液口均置于溶液中，形成循环水路，以保证溶液加热的均匀性，在控制平台2上通过气压控制器11设定试验压强，将观测装置位于模拟装置的一侧，观测装置的三维摄像装置6位于模拟容器上盖板7的上方，打开三维摄像装置6、流量测定器21、液压动力装置17、气压动力装置12、气压控制器11和液压控制阀开始试验，三维摄像装置6实时监测标记球的空间坐标，渗漏监测网16实时检测复合防渗衬垫破坏点，随着试验的进行，复合防渗衬垫出现破坏，渗漏监测网16监测记录破坏点的位置和时间，流量测定器21实时监测记录破坏点流出的溶液速度，试验数据由控制平台2收集和处理，通过该模拟系统能模拟不同溶液浓度、不同温度、不同压强和不同非均匀沉降模式下复合防渗衬垫失效破坏，有利用对复合防渗衬垫失效破坏条件的综合控制，试验结束后，打印试验报告，关闭模拟系统各控制器和各装置电源，清空并收集试验溶液备下次试验用，并清洗养护模拟系统的相关部件，以备下次模拟试验用。
权利要求
1.一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，其特征在于:所述的模拟系统由控制平台(2)、观测装置和模拟装置组成，其中，模拟装置由模拟容器(15)、模拟容器上盖板(7)、液压伸缩杆(20)、液压动力装置(17)、加热装置(4)、潜水泵(13)、气压动力装置(12)、渗漏监测网(16)、进液器(10)和标记杆(8)构成，模拟容器(15)内底面设置有均匀矩阵排列的液压伸缩杆(20)，液压伸缩杆(20)上端面分别设置有方形承压板，方形承压板的轴心与液压伸缩杆(20)的轴心重合，均匀矩阵排列的液压伸缩杆(20)的下端分别通过液压支管连接到液压主管网(19)上，液压主管网(19)连接到液压动力装置(17)上，液压支管上分别设置有液压控制阀，模拟容器(15)的底部还开有出液口，出液口通过管道连接液体收集器(22)，连接出液口和液体收集器(22)的管道上设置有流量测定器(21)，渗漏监测网(16)设置在模拟容器(15)内的底面上，模拟容器(15)的内壁上二分之一高度处设置有密封卡槽(14)，模拟容器(15)的内壁上还分别设置有加热装置(4)和潜水泵(13)，加热装置(4)和潜水泵(13)位于密封卡槽(14)的上方，加热装置(4)通过导线与温度控制装置(5)连接，模拟容器上盖板(7)上开有与均匀矩阵排列的液压伸缩杆(20)相对应的通孔，通孔的轴心与伸缩杆(20)的轴线重合，模拟容器上盖板(7)上还开有进液口和进气口，进液口通过管道连接进液器(10)，管道上设置有控制阀(9)，进气口通过管道连接气压动力装置(12)，管道上设置有气压控制器(11)，标记杆(8)活动的插入在模拟容器上盖板(7)上的通孔中，标记杆(8)的上端分别设置有标记球，观测装置位于模拟装置的一侧，观测装置的三维摄像装置(6)位于各标记球的上方； 所述三维摄像装置(6)、流量测定器(21)、温度控制装置(5)、液压动力装置(17)、气压动力装置(12)、气压控制器(11)、控制阀(9)、潜水泵(13)和液压控制阀分别经导线连接在控制平台⑵上。
2.按权利要求1所述的一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，其特征在于:所述的模拟容器(15)为矩形状。
3.按权利要求1所述的一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，其特征在于:所述的模拟容器(15)为圆形状。
全文摘要
本发明涉及一种复合防渗衬垫失效破坏模拟系统，属于环境岩土工程技术领域。所述的模拟系统由控制平台、观测装置和模拟装置组成。模拟装置的模拟容器内均匀矩阵排列的液压伸缩杆分别在液压控制阀的控制下产生不同高度的变化，能有效模拟复合防渗衬垫在不均匀沉降变形工况下的变形情况，作用于复合防渗衬垫上的试验溶液的温度压力可根据试验工况调控；三维摄像装置通过模拟装置的标记球对复合防渗衬垫的不均匀沉降实时监测；控制平台上设置试验参数、收集并处理试验数据，大大提高了试验效率。该模拟系统能有效模拟不同溶液浓度、不同温度、不同压强和不同非均匀沉降模式作用下的复合防渗衬垫失效破坏。
文档编号E02D33/00GK103088851SQ20131003987
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者薛强, 梁冰, 刘磊, 姜利国, 陈亿军, 赵颖 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所