本发明涉及一种压缩固结仪，具体涉及一种城市生活垃圾土多功能压缩固结仪及使用方法。属于环保技术领域。
背景技术：
随着我国国民经济的增长及城市化程度日益提高，城市生活垃圾剧增。目前，填埋是我国大多数城市解决生活垃圾的有效办法。然而城市生活垃圾填埋场垃圾堆放很高，高达百米，压缩性较大，填埋场沉降变形过大造成中间粘土隔层、覆盖层和填埋场地基发生破坏。目前，因后期降解引起的二次沉降问题以及因堆填高度的增加引起的次生滑坡灾害问题是环境岩土工程领域研究的热点问题。
目前城市生活垃圾土压缩试验仍采用传统的压缩试验仪开展压缩试验，但传统的压缩试验仪器存在以下不足：①传统的压缩试验仪器试样尺寸小，必须将垃圾破碎到非常小的尺寸才能进行压缩试验，无法真实反映垃圾土的高度非均质性、大空隙比和高压缩性等特点。②传统压缩试验仪位移量程偏小，无法满足垃圾土高压缩性的要求。③施加多级荷载时操作繁琐，劳动强度大，加荷时往往产生冲击力，影响试验精度。④无法开展降解-压缩试验。
近年来，随着生活垃圾土土工试验技术规程的颁布，有些学者在开展城市生活垃圾土的研究中按照技术规程研制了一些城市生活垃圾土降解-压缩的试验仪器解决传统压缩仪器的不足，但仍然存在以下缺点：①采用主动式和被动式加载方法，施加多级荷载时不能按所规定的时间逐级加载，操作繁琐，劳动强度大，自动化效率低，加荷时往往产生冲击力，影响试验精度，误差较大。②通常采用水浴进行温度控制，易造成初期受热不均匀影响试验结果且设备自重过大。③采用水浴进行温度控制，温度传感器放置在盛试样的有机玻璃筒外部，只能监测出有机玻璃筒外壁的温度。加载初期有机玻璃筒内试样的温度与筒外水的温度往往不一致，筒内试样的温度低于筒外水的温度，无法真实反映垃圾土试样内部的温度对整个压缩降解试验过程的影响。因此，需要研制一种适合城市生活垃圾土的多功能压缩固结仪。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种城市垃圾土多功能压缩固结仪。
本发明还提供了上述压缩固结仪的使用方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
城市垃圾土多功能压缩固结仪，它包括：
垃圾土试样装填系统，由上而下分为试样室和温度监测室，试样室内装填有第一部分垃圾土试样，并且，第一部分垃圾土试样的顶部设有使试样室密闭的活塞，温度监测室内装填有第二部分垃圾土试样，第二部分垃圾土试样的内部设有第一温度传感器；
恒温蒸汽温度控制系统，包括依次连接的蒸汽发生器、蒸汽管道和恒温室，蒸汽管道探入恒温室内，恒温室将整个垃圾土试样装填系统包裹于其内，所述恒温室内设有第二温度传感器；
加压系统，包括空气压缩机以及与其连接的承压头，所述承压头连接至活塞，承压头的顶部设有位移传感器；以及
温度位移显示系统，其分别与第一温度传感器、第二温度传感器和位移传感器连接，用于进行各个传感器的数据采集和显示。
作为优选的技术方案之一，所述压缩固结仪还包括支撑平台，其位于恒温室的底部，支撑平台的底部设有若干个支撑杆，每个支撑杆上分别设有水平调节装置；所述支撑平台上设有圆水准圈，所述水平调节装置包括调节手轮，其位于支撑杆上；支撑杆的底部还设有滚轮。
作为优选的技术方案之一，所述垃圾土试样装填系统包括有机玻璃筒，试样室和温度监测室设置于有机玻璃筒内部。
作为优选的技术方案之一，所述试样室和温度监测室之间设有过滤室。
作为进一步优选的技术方案之一，所述过滤室由上而下包括滤水布、陶瓷滤水板和漏斗式的集液槽。
作为更进一步优选的技术方案之一，过滤室的底部与渗滤液收集系统连通，所述集液槽的底部设有渗滤液出口，所述渗滤液收集系统包括螺帽，该螺帽与渗滤液出口螺纹连接。
作为更进一步优选的技术方案之一，所述温度监测室由三根呈三角形分布的立柱构成，其顶部和底部分别设有盖板，即上盖板和下盖板，所述渗滤液出口从上盖板的中央位置贯穿下盖板的中央位置并连接至渗滤液收集系统；所述的第一温度传感器不少于两个，它们围绕渗滤液出口均匀分布，各个第一温度传感器并联连接至温度位移显示系统，可避免垃圾土试样加热不均匀导致温度监测不准确。
作为进一步优选的技术方案之一，所述恒温室包括隔热保温壳体和隔热保温底座，隔热保温底座位于有机玻璃筒的底部并与其密封连接，隔热保温底座、隔热保温壳体与有机玻璃筒的外壁连续封闭构成恒温室。
作为更进一步优选的技术方案之一，所述隔热保温壳体的顶部分别设有安全阀和第二蒸汽压力表。
作为优选的技术方案之一，所述蒸汽管道上靠近蒸汽发生器和恒温室的两侧分别设有蒸汽阀门和第一蒸汽压力表。
作为优选的技术方案之一，所述空气压缩机通过空气管道连接至气缸，所述气缸的底部与气压伸缩杆连接，该气压伸缩杆连接至承压头的顶部。
作为进一步优选的技术方案之一，所述气缸和气压伸缩杆分别固定于加压框架上，所述加压框架设置于支撑平台上。
作为进一步优选的技术方案之一，所述空气管道上靠近空气压缩机和气缸的两侧分别设有空气阀门和调压阀，两者之间还设有空气压力表。
上述城市垃圾土多功能压缩固结仪的使用方法，具体步骤如下：
（1）向试样室内装填垃圾土试样，填实至设定高度，打开蒸汽发生器，向恒温室内通入蒸汽，控制试验过程的加载温度保持一致；
（2）打开温度位移显示系统，检查第一温度传感器、第二温度传感器和位移传感器是否正常工作，当第一温度传感器和第二温度传感器监测温度一致时，进入步骤（3），开始加载试验；
（3）打开加压系统，空气压缩机通过承压头对试样室内垃圾土试样进行设定载荷的加载压缩，垃圾土试样在24小时的变形量小于0.01mm时，记录压力值和位移值，然后返回步骤（1），进行下一级载荷的加载压缩试验，直至全部完成。
作为优选的技术方案之一，步骤（1）中的垃圾土试样平均分成若干份进行分层装填，从而进行载荷逐渐增大的加载压缩试验。
作为优选的技术方案之一，步骤（1）中的垃圾土试样包括第一部分垃圾土试样和第二部分垃圾土试样。
作为优选的技术方案之一，试验进行前先将所述压缩固结仪调整水平，通过调节支撑杆上的调节手轮，使得圆水准圈居中；然后检查活塞与有机玻璃筒之间，底座与有机玻璃筒之间的密封性，确定密闭性良好后方可开始装填垃圾土试样。
作为优选的技术方案之一，步骤（1）中垃圾土试样时按照设定密度进行装填。
本发明的有益效果：
1、本发明采用恒温蒸汽温度控制系统，可使垃圾土试样初期受热均匀且使设备自重降低。
2、本发明将有机玻璃筒设计成两层结构，从上往下依次为试样室和温度监测室；当温度监测室内的两个第一温度传感器监测的温度与有机玻璃筒外部的第二温度传感器监测的温度一致时，方可进行加载试验，克服了以往仪器在加载初期无法监测筒内试样的温度与筒外水的温度是否一致的缺点。
3、倘若将第一温度传感器直接埋设于第一部分垃圾土试样中，会对第一温度传感器的精密度造成影响甚至导致仪器损坏；本发明将第一温度传感器埋设于温度监测室内的第二部分垃圾土试样中，这一部分垃圾土重量较轻，温度监测室的顶部和底部有盖板，有效避免了对第一温度传感器的挤压，同时，第一部分垃圾土试样与第二部分垃圾土试样，其周围的加热环境相同，故第一温度传感器能够客观反映整体垃圾土试样的内部温度情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2a、图2b和图2c是支撑平台的结构示意图；
图3是集液槽的结构示意图；
图4a和图4b是温度监测室的结构示意图；
图5是两个第一温度传感器的平面布置图；
其中，1为气缸，2为气压伸缩杆，3为位移传感器，4为承压头，5为活塞，6为气体收集系统，7为第二温度传感器，8为温度位移显示系统，9为隔热保温壳体，10为有机玻璃筒，11为蒸汽孔，12为安全阀，13为第二蒸汽压力表，14为蒸汽阀门，15为第一蒸汽压力表，16为蒸汽发生器，17为滤水布，18为陶瓷滤水板，19为集液槽，20为隔热保温底座，21为支撑平台，22为渗滤液收集系统，23为调节手轮，24为滚轮，25为第一部分垃圾土试样，26为蒸汽，27为调压阀，28为空气压力表，29为空气阀门，30为空气压缩机，31为加压框架，32为圆水准圈，33为温度监测室，34为盖板，35为第二部分垃圾土试样，a和b为两个第一温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
如图1所示的城市垃圾土多功能压缩固结仪，它包括：
垃圾土试样装填系统，由上而下分为试样室和温度监测室33，试样室内装填有第一部分垃圾土试样25，并且，第一部分垃圾土试样25的顶部设有使试样室密闭的活塞5，温度监测室33内装填有第二部分垃圾土试样35，第二部分垃圾土试样35的内部设有第一温度传感器a和b；
恒温蒸汽温度控制系统，包括依次连接的蒸汽发生器16、蒸汽管道和恒温室，蒸汽管道探入恒温室内，所述探入恒温室的蒸汽管道上设有若干个蒸汽孔11，用于向恒温室中供应蒸汽26，恒温室将整个垃圾土试样装填系统包裹于其内，恒温室内设有第二温度传感器7；
加压系统，包括空气压缩机30以及与其连接的承压头4，承压头4连接至活塞5，承压头4的顶部设有位移传感器3；以及
温度位移显示系统8，其分别与第一温度传感器a和b、第二温度传感器7和位移传感器3连接，用于进行各个传感器的数据采集和显示。
其中，如图2a、图2b和图2c所示，压缩固结仪还包括支撑平台21，其位于恒温室的底部，支撑平台21的底部设有两个支撑杆，支撑杆上分别设有水平调节装置；支撑平台21上设有圆水准圈32，水平调节装置包括调节手轮23，其位于支撑杆上；支撑杆的底部还设有滚轮24。
压缩固结仪还包括气体收集系统6，其通过支杆固定于恒温室的顶部，并与试样室连通。
垃圾土试样装填系统包括有机玻璃筒10，试样室和温度监测室设置于有机玻璃筒10内部。
试样室和温度监测室之间设有过滤室。过滤室由上而下包括滤水布17、陶瓷滤水板18和漏斗式的集液槽19（图3）。过滤室的底部与渗滤液收集系统连通，集液槽19的底部设有渗滤液出口，渗滤液收集系统22包括螺帽，该螺帽与渗滤液出口螺纹连接。
如图4a和图4b所示，温度监测室33由三根呈三角形分布的立柱构成，其顶部和底部分别设有盖板34，即上盖板和下盖板，渗滤液出口从上盖板的中央位置贯穿下盖板的中央位置并连接至渗滤液收集系统22；第一温度传感器a和b有两个，它们在渗滤液出口的两侧相对设置（图5），这两个第一温度传感器a和b并联连接至温度位移显示系统8。
恒温室包括隔热保温壳体6和隔热保温底座20，隔热保温底座20位于有机玻璃筒10的底部并与其密封连接，隔热保温底座20、隔热保温壳体6与有机玻璃筒10的外壁连续封闭构成恒温室。
隔热保温壳体6的顶部分别设有安全阀12和第二蒸汽压力表13。
蒸汽管道上靠近蒸汽发生器16和恒温室的两侧分别设有蒸汽阀门14和第一蒸汽压力表15。
空气压缩机30通过空气管道连接至气缸1，气缸1的底部与气压伸缩杆2连接，该气压伸缩杆2连接至承压头4的顶部。
气缸1和气压伸缩杆2分别固定于加压框架31上，加压框架31设置于支撑平台21上。
空气管道上靠近空气压缩机30和气缸1的两侧分别设有空气阀门29和调压阀27，两者之间还设有空气压力表28。
上述城市垃圾土多功能压缩固结仪的使用方法，具体步骤如下：
（1）向试样室内装填垃圾土试样，填实至设定高度，打开蒸汽发生器16，向恒温室内通入蒸汽，控制试验过程的加载温度保持一致；
（2）打开温度位移显示系统8，检查第一温度传感器a和b、第二温度传感器7和位移传感器3是否正常工作，当第一温度传感器a和b和第二温度传感器7监测温度一致时，进入步骤（3），开始加载试验；
（3）打开加压系统，空气压缩机30通过承压头4对试样室内垃圾土试样进行设定载荷的加载压缩，垃圾土试样在24小时的变形量小于0.01mm时，记录压力值和位移值，然后返回步骤（1），进行下一级载荷的加载压缩试验，直至全部完成。
步骤（1）中的垃圾土试样平均分成若干份进行分层装填，从而进行载荷逐渐增大的加载压缩试验（80kpa、180kpa、360kpa、720kpa）。垃圾土试样包括第一部分垃圾土试样25和第二部分垃圾土试样35。垃圾土试样时按照设定密度进行装填。
试验进行前先将所述压缩固结仪调整水平，通过调节支撑杆上的调节手轮，使得圆水准圈32居中；然后检查活塞5与有机玻璃筒10之间，底座20与有机玻璃筒10之间的密封性，确定密闭性良好后方可开始装填垃圾土试样。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。