垃圾土的压缩与渗透关系测定仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种垃圾土的压缩与渗透关系测定仪。目前，还尚未出现针对填埋体中垃圾土的压缩与渗透关系进行研究的仪器。本实用新型中渗透柱的一侧接有多个出水接头，另一侧接有等距布置的多根测压管；可调底板与水位调节杆通过销钉连接；蓄水箱通过进水管与渗透柱连通；蓄水箱接有多个出水接头；压盖与上横梁通过悬挂杆连接；下横梁、第一配重块、第二配重块均与杠杆铰接；蜗轮的轮毂和蜗杆均通过轴承支承在支座内，蜗轮与蜗杆啮合；蜗杆的一端伸出支座外与手轮固定；蜗轮与丝杆连接；丝杆的底部与杠杆铰接。本实用新型可实现垃圾土渗透性质、压缩性质的机械化实验室测定，填补现有仪器对垃圾土压缩与渗透研究空缺。
【专利说明】垃圾土的压缩与渗透关系测定仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于实验仪器【技术领域】，涉及土工压缩实验装置与土工渗透实验装置，具体涉及一种垃圾土的压缩与渗透关系测定仪。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化的不断发展，城市人口的负荷越来越大，导致城市生活垃圾不断增长，垃圾的处理已经到了刻不容缓的地步。对于城市生活垃圾的处理，国内外主要有以下几种方式:填埋、焚烧、生物降解等。其中，填埋技术在当前城市发展中有着得天独厚的优势。填埋法处理城市固体垃圾，填埋容量大、经济消耗量少，因此采用填埋法处理城市生活垃圾在国内外有着广泛应用。运用填埋法处理城市生活垃圾，必须应对各种工程性质问题，如垃圾填埋容量、填埋体边坡稳定性、渗滤液运移速率等问题。只有透彻的研究好城市生活垃圾的工程性质，才可以有效地运用填埋法解决现存的垃圾围城等问题。在垃圾填埋过程中，垃圾体存在多样性物质，易降解材料包括:厨余垃圾、纸张、木纤维；难降解材料包括:塑料、骨头、橡胶等，不可降解材料包括:土石、金属、玻璃等。正是上述材料组成成分的多样性，决定了垃圾土土力学性质的特殊性，压缩量大，且渗透系数高于其他常规土样。可降解材料在垃圾填埋场固、液、气、温度等复杂的环境下必会产生生物化学作用，生物化学作用是垃圾渗滤液产生的主要原因，填埋体中含有的重金属元素通过生物化学作用使得渗滤液含有剧毒成分，因此渗滤液的危害程度加重，渗流入土导致土壤重金属污染，渗流入水导致水源污染，给人类生态环境造成严重危害。因此，必须对填埋体的渗透性质进行透彻研究。渗透性质指介质透水能力的大小，城市固体垃圾渗透性质也就是指水透过垃圾体的能力的大小。填埋体的渗透性质与压缩性质密切相关，填埋体的填埋高度越大，下部垃圾受到的自重应力就越大，其下部垃圾就被压缩得越密实，渗透系数也就逐渐减小，运移速率降低。目前，还尚未出现针对填埋体中垃圾土的压缩与渗透关系进行研究的仪器。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，实现垃圾土渗透性质、压缩性质的机械化实验室测定，填补现有仪器对垃圾土压缩与渗透研究空缺。
[0004]本实用新型包括渗透柱、杠杆省力装置和蓄水装置；所述的渗透柱设置在测试平台上；渗透柱的一侧接有多个出水接头，另一侧接有等距布置的多根测压管；所述出水接头的头部密封设置。
[0005]所述的蓄水装置包括蓄水箱、可调底板和水位调节杆；所述的水位调节杆开设有对称设置的两个水位调节孔组，两个水位调节孔组均包括沿竖直方向等距排布的多个水位调节孔，可调底板与水位调节杆在两个水位调节孔组对称的两个水位调节孔处通过销钉连接；蓄水箱设置在可调底板上，并通过进水管与渗透柱的底部连通；所述蓄水箱的一侧接有多个出水接头，出水接头的头部密封设置。
[0006]所述的杠杆省力装置包括压盖、承重框架、杠杆和升降调节装置。所述的承重框架包括上横梁、下横梁和支撑柱，上横梁和下横梁分别与支撑柱的一端固定；所述的压盖与悬挂杆固定，悬挂杆的顶部与上横梁通过螺纹连接；所述的杠杆开设有下横梁铰接孔、固定支点铰接孔、第一配重块铰接孔和第二配重块铰接孔，且设有水平测试装置；所述的杠杆在下横梁铰接孔处与下横梁铰接；第一配重块与杠杆在第一配重块铰接孔处铰接，第二配重块与杠杆在第二配重块铰接孔处铰接。所述的升降调节装置包括蜗杆、蜗轮、丝杆、手轮和支座；所述的支座固定在测试平台底部；所述蜗轮的轮毂和蜗杆均通过轴承支承在支座内，蜗轮与蜗杆啮合；所述蜗杆的一端伸出支座外与手轮固定；蜗轮与丝杆连接；所述丝杆的底部与杠杆在固定支点铰接孔处铰接。
[0007]所述的渗透柱为底部封闭的圆筒形。
[0008]所述渗透柱的每个出水接头的头部分别与一个管帽通过螺纹连接；其中一个出水接头设置在渗透柱的最底部。
[0009]所述蓄水箱的每个出水接头的头部分别与一个管帽通过螺纹连接。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1、本实用新型可以实现垃圾土的沉降测试与渗透测试；沉降测试是通过杠杆省力装置，对较大应力荷载下的垃圾土进行压缩测量，切实模拟填埋场100米深度以下的垃圾土应力状态；渗透测试可以在应力状态存在的情况下测试垃圾土渗透系数的变化值。
[0012]2、本实用新型弥补了填埋场关于城市固体垃圾100米深度以下的渗透系数研究空缺，为城市固体垃圾在压缩过程中渗透系数的测试提供了准确、可靠的测试装置。
[0013]3、本实用新型可应用于工程实践，也可应用于其他特殊土实验室实验，应用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的整体结构立体图；
[0015]图2为本实用新型的侧视图；
[0016]图3为本实用新型中渗透柱的结构立体图；
[0017]图4为本实用新型中水位调节杆的示意图；
[0018]图5为本实用新型中压盖和悬挂杆的结构立体图；
[0019]图6为本实用新型中杠杆的示意图；
[0020]图7为本实用新型中升降调节装置的剖视图；
[0021]图8为本实用新型中升降调节装置的立体图。
[0022]【具体实施方式】:
[0023]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024]如图1、2和3所示，垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，包括渗透柱1、杠杆省力装置2和蓄水装置3 ;渗透柱I设置在测试平台5上；渗透柱I为底部封闭的圆筒形，顶面至底部内壁的距离为300mm，内侧壁直径为202mm ;渗透柱I的一侧接有四个出水接头4，另一侧接有等距布置的三根测压管1-1 ;相邻两个出水接头4的中心线距离均为100mm，一个出水接头4设置在渗透柱I的最底部；每个出水接头4的头部分别与一个管帽通过螺纹连接。
[0025]如图1和4所示，蓄水装置3包括蓄水箱3-1、可调底板3_2和水位调节杆3_3 ;水位调节杆3-3开设有对称设置的两个水位调节孔组，两个水位调节孔组均包括沿竖直方向等距排布的九个水位调节孔3-4，可调底板3-2与水位调节杆3-3在两个水位调节孔组对称的两个水位调节孔3-4处通过销钉连接；蓄水箱3设置在可调底板3-2上，并通过进水管6与渗透柱I的底部连通；蓄水箱3-1的一侧接有四个出水接头4，每个出水接头4的头部分别与一个管帽通过螺纹连接。通过调节蓄水箱3-1升降，可以测试垃圾土试样在不同水力梯度下的渗透系数。
[0026]如图1、2、5、6、7和8所示，杠杆省力装置2包括压盖2_1、承重框架2_2、杠杆2_3和升降调节装置2-4。承重框架2-2包括上横梁2-5、下横梁2-6和支撑柱2_7，上横梁2_5和下横梁2-6分别与支撑柱2-7的一端固定；压盖2-1与悬挂杆2-8固定，悬挂杆2_8的顶部与上横梁2-5通过螺纹连接；杠杆2-3开设有下横梁铰接孔2-9、固定支点铰接孔2-10、第一配重块铰接孔2-11和第二配重块铰接孔2-12，且设有水平测试装置2-13 ;水平测试装置2-13用于测试杠杆2-3的平衡状态；杠杆2-3在下横梁铰接孔2-9处与下横梁2-6铰接；第一配重块7与杠杆2-3在第一配重块铰接孔2-11处铰接，第二配重块8与杠杆2-3在第二配重块铰接孔2-12处铰接。升降调节装置2-4包括蜗杆2-14、蜗轮2_15、丝杆2_16、手轮2-17和支座2-18 ;支座2-18固定在测试平台5底部；蜗轮2_15的轮毂和蜗杆2_14均通过轴承支承在支座2-18内，蜗轮2-15与蜗杆2-14啮合；蜗杆2_14的一端伸出支座2_18外与手轮2-17固定；蜗轮2-15与丝杆2-16连接；丝杆2_16的底部与杠杆2_3在固定支点铰接孔2-10处铰接。
[0027]该垃圾土的压缩与渗透关系测定仪的工作原理:
[0028]在渗透柱I中填满垃圾土试样；设置第一配重块7和第二配重块8的重量，使得压盖 2-1 对渗透柱 I 中的垃圾土试样达到 25kPa、50kPa、75kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa、500kPa、600kPa、700kPa、800kPa、900kPa、100kPa 的荷载压力梯度分别压紧渗透柱I内的垃圾土试样，从而测试垃圾土试样的渗透性；垃圾土试样经过24h稳定沉降(沉降压缩期间杠杆2-3会产生倾斜，要不断通过手轮2-17调节蜗杆2-14，蜗杆2_14的转动带动蜗轮2-15转动，从而带动丝杆2-16下降，使杠杆2-3恢复平衡状态)，压缩稳定后，运用高精度米尺测量压盖2-1的压缩值，若此时压缩值为O?100mm，取试样高度I为200mm作为渗透系数的测试高度，打开距离渗透柱I底部200mm高度处的出水接头4作为渗透系数测试实验出水端；若压缩值为O?200mm，取试样高度I为10mm作为渗透系数的测试高度，打开距离渗透柱I底部10mm高度处的出水接头4作为渗透系数测试实验出水端。打开蓄水箱3-1相应的出水接头4，从而调节并保持蓄水箱3-1的水位高度.^，开始测试；三根测压管1-1测量渗透柱内水位高度，取平均值当渗透柱的出水接头4开始稳定出水时，打开计时秒表开始计时，每三分钟记录一次渗透柱的出水量β,测试五次，取平均值Δβ。根据达西渗透定律公式:
[0029]
κ — Ag/
- ^2)
[0030]可计算出在不同水力梯度下垃圾土试样的渗透系数；式中4为渗透柱I的内侧壁横截面面积。
【权利要求】
1.垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，包括渗透柱、杠杆省力装置和蓄水装置，其特征在于: 所述的渗透柱设置在测试平台上；渗透柱的一侧接有多个出水接头，另一侧接有等距布置的多根测压管；所述出水接头的头部密封设置； 所述的蓄水装置包括蓄水箱、可调底板和水位调节杆；所述的水位调节杆开设有对称设置的两个水位调节孔组，两个水位调节孔组均包括沿竖直方向等距排布的多个水位调节孔，可调底板与水位调节杆在两个水位调节孔组对称的两个水位调节孔处通过销钉连接；蓄水箱设置在可调底板上，并通过进水管与渗透柱的底部连通；所述蓄水箱的一侧接有多个出水接头，出水接头的头部密封设置； 所述的杠杆省力装置包括压盖、承重框架、杠杆和升降调节装置；所述的承重框架包括上横梁、下横梁和支撑柱，上横梁和下横梁分别与支撑柱的一端固定；所述的压盖与悬挂杆固定，悬挂杆的顶部与上横梁通过螺纹连接；所述的杠杆开设有下横梁铰接孔、固定支点铰接孔、第一配重块铰接孔和第二配重块铰接孔，且设有水平测试装置；所述的杠杆在下横梁铰接孔处与下横梁铰接；第一配重块与杠杆在第一配重块铰接孔处铰接，第二配重块与杠杆在第二配重块铰接孔处铰接；所述的升降调节装置包括蜗杆、蜗轮、丝杆、手轮和支座；所述的支座固定在测试平台底部；所述蜗轮的轮毂和蜗杆均通过轴承支承在支座内，蜗轮与蜗杆啮合；所述蜗杆的一端伸出支座外与手轮固定；蜗轮与丝杆连接；所述丝杆的底部与杠杆在固定支点铰接孔处铰接。
2.根据权利要求1所述的垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，其特征在于:所述的渗透柱为底部封闭的圆筒形。
3.根据权利要求1所述的垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，其特征在于:所述渗透柱的每个出水接头的头部分别与一个管帽通过螺纹连接；其中一个出水接头设置在渗透柱的最底部。
4.根据权利要求1所述的垃圾土的压缩与渗透关系测定仪，其特征在于:所述蓄水箱的每个出水接头的头部分别与一个管帽通过螺纹连接。
【文档编号】G01N15/08GK203965292SQ201420407869
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】张振营, 章凌峰, 严立俊, 吴大志 申请人:浙江理工大学