一种危险废弃物填埋堆体位移的检测系统的制作方法

本申请涉及危险废弃物填埋技术领域，具体涉及一种危险废弃物填埋堆体位移的检测系统。

背景技术：

填埋场的建设和运营存在填埋堆体不均匀沉降、边坡的稳定性、防渗系统和覆盖系统完整性等诸多问题。其中，填埋场填埋堆体的不均匀沉降对填埋场的设计、建设和安全运营尤为至关重要，尤其是对于填埋场。填埋场作为一种专门的危险废弃物处置工程设施，它储存危险废弃物并将其隔离以使其对人体健康和生态环境的影响降到最低，如果一旦发生安全事故，后果将不堪设想。

准确方便的沉降监测技术是研究填埋场沉降变形的重要前提，对于填埋场设计、建设、运营和封场利用都至关重要。目前，国内外针对填埋堆体的室外沉降监测的常用方法主要包括：沉降板、沉降计和振弦式沉降剖面仪等。沉降板仅能观测某一点位的沉降量，若在某一面上埋设多个沉降板则会对施工造成更严重影响；沉降计被广泛用于包括测量路堤、大坝和土体工程的局部沉降以及建筑物地基和桥墩的沉降监测，但是，沉降计对于埋设操作的要求较高，以水管式沉降计为例，3根测管的埋设要求垂直，防止气泡阻塞水管从而影响测定进行，所以不适用于一般室外填埋场的沉降监测；振弦式沉降剖面仪适用于监测堆体、堤坝、道路等工程中浅层地基土的竖直沉降变形，且设备的安装较为复杂；除了上述几种方法外，国外也有采用回声探测器和倾斜器来监测土体和路基等的沉降。目前，国内对填埋场现场沉降监测主要是利用水准仪进行地表沉降观测；但该方法只能测得地表沉降，无法监测堆体内部沉降变形。

此外，以上各种沉降监测设备构造和操作步骤存在较大差异，相互之间的监测结果缺少可比性。加之填埋场沉降现场监测数据的离散性大，需要增加现场监测的样点数，并对测定结果进行统计分析，才能获得具有代表性的研究结果。目前，填埋场沉降监测技术仅适应于特定位置的沉降变形监测，必须提前在测定点位埋设仪器，且安装和操作均比较繁琐。

而且不同于一般的垃圾填埋堆体，危险废弃物填埋堆体还存在腐蚀性高、危险性大的特点，因此对于沉降检测要求也相应不同。

鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种危险废弃物填埋堆体位移的检测系统，借助该检测系统，能够对危险废弃物填埋堆体的应力进行方便有效的检测。

本申请的具体技术方案为：

本申请涉及的一种危险废弃物填埋堆体位移的检测系统，包括用于填埋危险废弃物的填埋场和位移检测装置；所述位移检测装置包括柔性位移测定管线和位移测定仪；所述柔性位移测定管线铺设于所述填埋场内，所述位移测定仪位于所述填埋场外；且当所述危险废弃物在所述填埋场内以堆积、压实的危险废弃物填埋层的形式由下至上逐层堆积形成危险废弃物填埋堆体时，所述柔性位移测定管线的两端从所述危险废弃物填埋层的底面向所述填埋场的一对内侧面延伸至所述填埋场之外，一端固定在所述填埋场外的固定点，另一端与所述位移测定仪连接。

优选的，所述位移检测装置包括多条所述柔性位移测定管线，所述多条柔性位移测定管线沿所述危险废弃物填埋层的底面并排间隔设置；且每条所述柔性位移测定管线的两端从所述危险废弃物填埋层的底面向所述填埋场的一对内侧面延伸至所述填埋场之外，一端固定在所述填埋场外的固定点，另一端与所述位移测定仪连接。

优选的，所述位移检测装置包括多条所述柔性位移测定管线，所述多条柔性位移测定管线沿所述危险废弃物填埋层的底面呈两排并交叉布置，每排所述柔性位移测定管线并排间隔布置；且每条所述柔性位移测定管线的两端从其所在的所述危险废弃物填埋层的底面向所述填埋场的一对内侧面延伸至所述填埋场之外，一端固定在所述填埋场外的固定点，另一端与所述位移测定仪连接。

优选的，所述位移检测装置包括多条所述柔性位移测定管线，所述多条柔性位移测定管线分别沿每层所述危险废弃物填埋层的底面呈两排并交叉布置，每排所述柔性位移测定管线并排间隔布置；且每条所述柔性位移测定管线的两端从每层危险废弃物填埋层的底面向所述填埋场的一对内侧面延伸至所述填埋场之外，一端固定在所述填埋场外的所述固定点，另一端与所述位移测定仪连接。

优选的，所述位移测定仪包括多个位移传感器、可自由切换采集通道的多通道数据采集器和计算机；每条所述柔性位移测定管线连接一所述位移传感器；各所述位移传感器分别与所述多通道数据采集器连接；所述多通道数据采集器与所述计算机连接。

优选的，所述柔性位移测定管线包括HDPE位移测定管和位于所述HDPE位移测定管内部并沿所述HDPE位移测定管延伸的不锈钢位移测定线；所述HDPE位移测定管的两端从所述危险废弃物填埋层的底面向所述填埋场的一对内侧面延伸至所述危险废弃物填埋堆体之外；所述不锈钢位移测定线的一端伸出所述HDPE位移测定管并固定在所述填埋场外的固定点上，所述不锈钢位移测定线的另一端伸出所述HDPE位移测定管与所述位移传感器连接；且所述不锈钢位移测定线处于绷紧状态。

优选的，所述HDPE位移测定管由多个HDPE直管首尾相接构成；且在弯折处，相邻两个HDPE直管通过弯头连接。

优选的，所述HDPE位移测定管的内径为5-10cm，壁厚为0.5-1.5cm；所述不锈钢位移测定线的直径为0.5-2.0cm。

优选的，所述填埋场的内侧面为坡面，所述坡面的坡度为30-40度。

优选的，所述危险废物填埋层的厚度为4-6m。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

通过本申请提供的危险废弃物填埋堆体位移的检测系统，不受堆体高度、填埋场的形状以及测量位点方向的限制，测量方便迅速；进一步的通过在不同危险废弃物填埋层的底面分别设柔性位移测定管线以及同一危险废弃物填埋层设呈网状交叉的多条柔性位移测定管线，可实现危险废弃物填埋堆体在二维和三维空间上的不同位置的位移变化的有效检测及监控；HDPE位移测定管的使用，使得本申请检测系统不受填埋时间的影响，数据准确可靠并具有可比性；更进一步的，通过结合多通道数据采集器和计算机，可实现对危险废弃物填埋堆体位移的动态检测。

附图说明

图1为根据本申请实施例的填埋场和危险废弃物填埋堆体剖面示意图；

图2为根据本申请实施例的危险废弃物填埋堆体底部的柔性位移测定管线布置剖面示意图；

图3为根据本申请实施例的危险废弃物填埋堆体内的柔性位移测定管线布置剖面示意图；

图4为根据本申请实施例的危险废弃物填埋堆体底部或内部柔性位移测定管线交叉网络布置平面示意图；

附图标记，

1-填埋场；

11-内侧面；

12-底面；

13-场外边坡；

2-危险废弃物填埋堆体；

21-危险废弃物；

22-危险废弃物填埋层；

3-位移检测装置；

31-位移测定仪；

32-柔性位移测定管线

321-HDPE位移测定管；

3211-HDPE直管；

3212-弯头；

322-不锈钢位移测定线；

33-固定点。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例及附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请提供的技术方案及所给出的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

文中“上”、“下”、“底面”，“侧面”均以附图中的系统结构的放置状态为参照。

本申请涉及一种危险废弃物填埋堆体2位移的检测系统，如图1所示，包括用于填埋危险废弃物21(图中虚线所示)的填埋场1和位移检测装置3；位移检测装置3包括柔性位移测定管线32和位移测定仪31；柔性位移测定管线32铺设于填埋场1内，位移测定仪31位于填埋场1外；且当危险废弃物21在填埋场1内以堆积、压实的危险废弃物填埋层22的形式由下至上逐层堆积形成危险废弃物填埋堆体2时，柔性位移测定管线32的两端从危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与位移测定仪31连接。

柔性位移测定管线32，随着所在位置的填埋堆体的变形，相应的会发生一定的拉伸变形；在危险废弃物21从填埋场1的底面往上逐层堆积过程中，使得每层危险废弃物填埋层22均贴合填埋场1的内侧面11，通过使柔性位移测定管线32沿危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面11延伸，可获得该柔性位移测定管线32所在竖直截面上沿柔性位移测定管线32的整体位移形变量。而且，以上危险废弃物填埋堆体2位移的检测系统可不受堆体高度、填埋场1的形状以及测量位点方向的限制，柔性位移测定管线32可在填埋场1内的任何方向，铺设在任何危险废弃物填埋层22的底面，既可以是铺设在危险废弃物填埋堆体2的底面之下(即填埋场1的底面上)，也可以铺设在危险废弃物填埋堆体2内部，从而可实现危险废弃物填埋堆体2在三维空间内各个位置方向，包括危险废弃物填埋堆体2的底部以及内部各填埋层的沉降位移监测；而且测量步骤简单，不受测量设备安装以及测量步骤的影响，检测数据准确可靠，检测过程方便快速。

对于柔性位移测定管线32在填埋场1中的铺设过程，可以是，在危险废弃物21在填埋场1内以堆积、压实的危险废弃物填埋层22的形式由下至上逐层堆积过程中，首先在填埋场的底面上铺设柔性位移测定管线32，并使柔性位移测定管线32的两端从填埋场1的底面分别向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，且一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与位移测定仪31连接；之后，根据测定的需要，堆积形成一危险废弃物填埋层22之后，沿危险废弃物填埋层22的表面铺设柔性位移测定管线32，并使柔性位移测定管线32的两端从危险废弃物填埋层22的表面分别向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，且一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与位移测定仪31连接；然后在堆积下一危险废弃物填埋层22。

较佳的，危险废弃物填埋层22的厚度为4-6m。

较佳的，本申请危险废弃物21的填埋，采用室外填埋场1，如可以是依据地势自然形成并具有一定深度的沟道结构；一般情况下，填埋场1的内侧面11为坡面；坡面坡度为30-40度。

本申请中的坡面坡度是指坡面与水平面之间形成的锐角的角度。

填埋场1可以为具有两对内侧面11的长条形，更进一步的，可以是具有弧度的长条形，且根据地势的特点，该长条形填埋场1可能并不在同一水平面上，进而在填埋场1的长度方向上，其深度也不可能不同。因此，需要针对长度方向上各个区域分别进行位移检测，从而实现对整个危险废弃物填埋堆体2的位移检测和预警。

作为本申请的一种改进，本申请的位移检测装置3包括多条的柔性位移测定管线32，多条柔性位移测定管线32沿危险废弃物填埋层22的底面并排间隔设置；且每条柔性位移测定管线32的两端从危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与的位移测定仪31连接。

进一步，本申请的位移检测装置3包括多条的柔性位移测定管线32，多条柔性位移测定管线32沿危险废弃物填埋层22的底面呈两排并交叉布置，每排柔性位移测定管线32并排间隔布置；且每条柔性位移测定管线32的两端从危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与位移测定仪31连接。

更进一步的，本申请的位移检测装置3包括多条柔性位移测定管线32，多条柔性位移测定管线32分别沿每层的危险废弃物填埋层22的底面呈两排并交叉布置，每排柔性位移测定管线32并排间隔布置；且每条柔性位移测定管线32的两端从其所在的危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面11延伸至填埋场1之外，一端固定在填埋场1外的固定点33，另一端与位移测定仪31连接。

前述的交叉布置，交叉的角度并没有特别限定，可根据测定方向的需要具体而定，在30-90度范围内均可，一般呈90度垂直交叉布置。

通过上述沿危险废弃物填埋层22的底面呈两排并交叉的布置方式，可形成在一二维面上的形变位移测定网络；通过位移测定仪31测定每条柔性位移测定管线32的拉伸位移形变量，可获得危险废弃物填埋堆体2在该二维面上在各柔性位移测定管线32处的位移形变量。

关于柔性位移测定管线32的分布密度，可根据填埋场1形状、危险废弃物填埋堆体2的大小以及测量要求，具体而定。

通过以上布置，可获得危险废弃物填埋堆体2在三维空间的形变位移测定网络；通过位移测定仪31测定每条柔性位移测定管线32的拉伸位移形变量，可获得危险废弃物填埋堆体2在三维空间上在各柔性位移测定管线32处的位移形变量。

通过单台位移测定仪31对应一条柔性位移测定管线32的测定方式，一台位移测定仪31只能测定危险废弃物填埋堆体2在某一对应的柔性位移测定管线32处的危险废弃物填埋堆体2的位移变化情况，因此为了获得危险废弃物填埋堆体2在二维或三维空间内不同竖直高度位置以及不同方向的所有位置的实时位移数据，且又在比较方便前提下，本申请的位移测定仪31包括多个位移传感器、可自由切换采集测通道的多通道数据采集器和计算机；每条柔性位移测定管线32连接一位移传感器；各位移传感器分别与多通道数据采集器连接；多通道数据采集器与计算机连接。

使用连接有计算机并可自由切换检测通道的多通道数据采集器控制采集来自各位移传感器的位移变化数据，形成对危险废弃物填埋堆体2的位移动态检测。多通道数据采集器的通道切换仅有几秒钟，几乎可以忽略，通过计算机，几乎可以同时获得所有柔性位移测定管线32的位移变化数据，检测过程快速、直观，并可实现对危险废弃物填埋堆体2的实时动态检测。

作为本申请的一种改进，本申请柔性位移测定管线32包括HDPE位移测定管321和位于HDPE位移测定管321内部并沿HDPE位移测定管321延伸的不锈钢位移测定线322；HDPE位移测定管321的两端从危险废弃物填埋层22的底面向填埋场1的一对内侧面延伸至危险废弃物填埋堆体2之外；不锈钢位移测定线322的一端伸出HDPE位移测定管321并固定在填埋场1外的固定点33上，不锈钢位移测定线322的另一端伸出HDPE位移测定管321与位移传感器(或位移测定仪31)连接；且不锈钢位移测定线322处于绷紧状态。危险废弃物填埋堆体2的位移变化反应在HDPE位移测定管321及沿其内部延伸的不锈钢位移测定线322上，处于绷紧状态的不锈钢位移测定线322的位移变化可由位移测定仪31测得。

对于较长的HDPE位移测定管321的一种简便的获得方式，是通过多根HDPE直管3211首尾相接构成。较佳的，在弯折处，通过弯头3212相连接。如位于危险废弃物填埋层22底面和填埋场1侧面上的HDPE直管3211通过弯头3212相连接。

HDPE管(包括HDPE直管3211)，即高密度聚乙烯管，不仅应具有良好的经济性，而且应具备接口稳定可靠、材料抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀等一系列优点，同传统管材相比，HDPE直管3211具有以下一系列优点：

(1)连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度；

(2)低温抗冲击性好：高密度聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度范围内安全使用。冬季施工时，因材料抗冲击性好，不会发生管子脆裂。

(3)抗应力开裂性好：HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出；

(4)耐化学腐蚀性好：HDPE管可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长；

(5)耐老化，使用寿命长：含有2-2.5％的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因遭受紫外线辐射而损害；

(6)耐磨性好：HDPE管与钢管的耐磨性对比试验表明，HDPE管的耐磨性为钢管的4倍；在泥浆输送领域，同钢管相比，HDPE管具有更好的耐磨性，这意味着HDPE管具有更长的使用寿命和更好的经济性；

(7)可挠性好：HDPE管的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，在许多场合，管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用；

(8)水流阻力小：HDPE管具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009；光滑的表现和非粘附特性保证HDPE管具有较传统管材更高的输送能力，同时也降低了管路的压力损失和输水能耗；

(9)搬运方便：HDPE管比混凝土管道、镀锌管和钢管更轻，它容易搬运和安装，更低的人力和设备需求，意味着工程的安装费用的大大降低。

由于HDPE管的以上性能，当应用于本申请的测量系统时，能够耐受周围危险废弃物21的影响，其形变特性不受填埋时间的影响，因此不同时间测得的实时数据具有准确可靠、可比性强的优点。

较佳的，HDPE位移测定管321的内径为5-10cm，壁厚为0.5-1.5cm；不锈钢位移测定线322的直径为0.5-2.0cm。

以下通过具体的实例，对利用本申请危险废弃物填埋堆体2的位移检测系统的检测步骤作示例性描述，如下：

本实例对某一大型填埋场1(两对内侧面11，底面长×宽＝200m×100m，深度为10m；内侧面11坡度为30度)内的危险废弃物填埋堆体2进行形变位移检测；危险废弃物填埋堆体2的剖面形状示意图如图1所示，图中填埋场1内部的虚线所示为填埋的危险废弃物21，实线表示危险废弃物填埋层22，位移检测装置3包括柔性位移测定管线32和位移测定仪31，如图2和图3中所示。

具体的，本实例用于位移测量的位移测定仪31包括柔性位移测定管线32、位移传感器、可自由切换通道的多通道数据采集器以及一台计算机；柔性位移测定管线32包括HDPE位移测定管321(内径7cm，壁厚1cm)和其内部的不锈钢位移测定线322(直径1cm)；HDPE位移测定管321由多个HDPE直管3211首尾相接构成，在弯折处通过弯头3212连接；不锈钢位移测定线322的一端与一位移传感器连接，各位移传感器分别与多通道数据采集器连接；多通道数据采集器与计算机连接。

步骤100：沿填埋场1的内侧面11及底面12铺设HPDE膜(附图中未标出)，用于防渗；

步骤101：在HPDE膜上，沿填埋场1的底面12和内侧面11铺设多条柔性位移测定管线32；如图1所示，首先在一对内侧面11之间每间隔20-30m并排布置一条柔性位移测定管线32，然后在另一对内侧面11之间再每隔20-30m并排布置一条柔性位移测定管线32，并使每条HDPE位移测定管321从填埋场1的底面12向一对内侧面11延伸；不锈钢位移测定线322的一端伸出HDPE位移测定管321并固定在填埋场1的场外边坡13上的固定点33上，不锈钢位移测定线322的另一端伸出HDPE位移测定管321与位移传感器连接；且不锈钢位移测定线322处于绷紧状态；如此，两排柔性位于测定管线沿填埋场1的底面和内侧面11形成垂直交叉的二维位移测定网，如图2和图4所示；

步骤102：然后在HPDE膜上堆积危险废弃物21，堆积压实，首先形成一层厚度为4m危险废弃物填埋层22(贴合填埋场1的内侧面11)，然后沿该危险废弃物填埋层22的表面以及填埋场1的内侧面11铺设多条柔性位移测定管线32；柔性位移测定管线32布置方式同步骤101，从而形成位于该层危险废弃物填埋层22表面上(即下一危险废弃物填埋层22底面下)的二维位移测定网，如图3和图4所示；

步骤103：继续在上述形成的危险废弃物填埋层22上堆积下一层厚度为4m的危险废弃物填埋层22，即形成含有两层危险废弃物填埋层22的危险废弃物填埋堆体2，如1所示；

步骤104：通过计算机和多通道数据采集器控制采集各位移传感器采集获得的各不锈钢位移测定线322的位移变化数据，形成对危险废弃物填埋堆体2的实时位移动态检测；其中，通过获得填埋场1底部HPDE膜上的柔性位移测定管线32的位移形变量，可间接获得HPDE膜的形变量，危险废弃物21填埋以不使HPDE膜的形变过大为宜。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。