專利名稱：垃圾土壓縮沉降分層觀測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對垃圾土進(jìn)行室內(nèi)壓縮沉降觀測試驗(yàn)用的儀器。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化程度日益提高，城市生活垃圾日益增加，造成的危害也 日益嚴(yán)重，垃圾污染已成為我國政府高度重視和著力解決的重大環(huán)境保護(hù)問題之一。垃圾 填埋作為垃圾處理方式之一，相比之下由于它具有技術(shù)可靠、工藝簡單、管理方便、投資 少等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)階段我國及許多發(fā)達(dá)國家的首選，因此在這方面進(jìn)行研究是非常有必要 且非常具有前景。我國在垃圾填埋研究方面的起步較晚，研究人員不多，成果極少，與國 外相比落后許多，極大地制約著我國填埋場的建設(shè)與發(fā)展。
填埋研究是一門與試驗(yàn)緊密結(jié)合的新興學(xué)科，要取得令人信服的成果必須采用專門的 儀器進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)階段測試?yán)脸两档母鞣N試驗(yàn)儀器大多是對傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)儀器的改 進(jìn)，由于垃圾土的極度不均勻性、高壓縮性和可降解等性質(zhì)，傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)儀器難以滿 足垃圾土沉降試驗(yàn)的要求和精度，當(dāng)然也有為測試?yán)恋膲嚎s沉降而專門設(shè)計(jì)的儀器， 如有一種垃圾的壓縮沉降儀，但是該儀器所能實(shí)現(xiàn)的加載量和范圍都比較小，而現(xiàn)代填埋 場都是"高、大"型的，垃圾土的上覆壓力很大，較小的加載范圍使得試驗(yàn)結(jié)果具有很大 的局限性；其次該儀器的土樣室很小，只有幾十厘米的高度，也就是說試驗(yàn)的試樣體積也 只能很小，而填埋場中垃圾土都是分層填埋的，下一層的垃圾土?xí)艿叫绿盥窭恋膲?力作用，使得每一層垃圾土的沉降和降解都不盡相同，而小體積的試樣很難實(shí)現(xiàn)分層，或 者即使分層后，由于每一層垃圾土體積太小，導(dǎo)致宏觀上體現(xiàn)不出也量測不出這種差別， 所以它無法得出垃圾土分層填埋的沉降和降解特性。另外我們都知道小體積的試樣在試驗(yàn) 過程中受到邊界效應(yīng)的影響會較為顯著，由于該儀器的土樣室小，這就會使試樣在壓縮過
程中受到極大的邊界約束作用。同時(shí)土樣室小也使得沉降只能一個(gè)小范圍內(nèi)變化，而垃圾 土是具有高壓縮性的。這些都使得試樣壓縮的過程和實(shí)際填埋場垃圾土的壓縮過程有很大
的差別；最后儀器由于系統(tǒng)的摩擦等損耗，實(shí)際加載的壓力往往不等同于作用在試樣上的 壓力，這種影響在小壓力時(shí)更明顯，如果直接把外加荷載直接算做是作用在試樣上的荷載，會使試驗(yàn)結(jié)果有一些偏差。綜上可以看出，試驗(yàn)儀器的局限性正是制約該領(lǐng)域研究的最大 障礙之一。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對上述存在的缺陷，提出一種更為合理準(zhǔn)確的測定并觀測垃 圾土沉降的試驗(yàn)裝置。
為解決以上的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案
本實(shí)用新型的垃圾土壓縮沉降分層觀測儀，包括固定框架、試料桶、傳力機(jī)構(gòu)、施力 機(jī)構(gòu)，所述試料桶包括順序相連的試料桶蓋、試料桶體、試料桶底，所述試料桶蓋上設(shè)有 加水口、氣體收集管、密封裝置，所述試料桶體外壁設(shè)有桶壁標(biāo)尺，所述試料桶底順序放 置有承壓上底板、壓力傳感器和承壓下底板，所述承壓上底板上設(shè)置過濾 L，所述壓力傳 感器通過數(shù)據(jù)線與外部儀器相連，所述承壓下底板連接有液體收集管并固定于所述固定框 架，所述傳力機(jī)構(gòu)包括順序相連的加壓盤、軸力傳感器，壓力桿、加壓頭、傳壓板，所述 加壓盤連接有游標(biāo)卡尺，所述壓力桿穿過所述試料桶蓋，所述軸力傳感器通過數(shù)據(jù)線與外 部儀器相連，所述施力機(jī)構(gòu)包括荷載、吊繩、靜滑輪、動(dòng)滑輪、荷載靜滑輪、轉(zhuǎn)向靜滑輪， 所述吊繩一端連接所述荷載，另一端順序經(jīng)過所述荷載靜滑輪、所述靜滑輪、所述動(dòng)滑輪 和所述轉(zhuǎn)向靜滑輪與所述加壓盤相連，所述靜滑輪、所述荷載靜滑輪、所述轉(zhuǎn)向靜滑輪安 裝于所述固定框架。
本實(shí)用新型的垃圾土壓縮沉降分層觀測儀的試料桶體分截設(shè)置。
本實(shí)用新型的垃圾土壓縮沉降分層觀測儀的承壓下底板上設(shè)置淋濾液收集通道。
通過以上的技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)以下的技術(shù)效果
(1) 本儀器通過設(shè)置軸力傳感器、壓力傳感器，可以清楚準(zhǔn)確地了解實(shí)際作用在垃圾 土上的應(yīng)力的變化，從而為壓縮沉降的計(jì)算提供明確的荷載傳遞關(guān)系，通過軸力傳感器、 壓力傳感器的讀數(shù)差，還可以得到系統(tǒng)損耗的力的大小，比以往的垃圾土壓縮沉降儀器更 先進(jìn)；
(2) 本儀器通過加壓盤連接的游標(biāo)卡尺、試料桶外壁設(shè)置的標(biāo)尺措施，對于各層的沉 降觀測更加準(zhǔn)確；
(3) 本儀器通過在試料桶底設(shè)置具有過濾孔的承壓上底板和具有淋濾液收集通道的承 壓下底板及與承壓下底板相連的收集管實(shí)現(xiàn)淋濾液的回收，試料桶蓋設(shè)置加水口實(shí)現(xiàn)往試料桶中加水或者回灌淋濾液，更能準(zhǔn)確的模擬生物填埋場的實(shí)際情況；
(4) 本儀器的試料桶體分截設(shè)置，因此可根據(jù)試驗(yàn)需要采用不同桶截進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn) 對大體積的試樣的觀察和較大沉降變化的測量，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性、可參考性和準(zhǔn)確性 提供保障；
(5) 本儀器荷載通過滑輪組將力施加在加壓板上，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。
通過這臺儀器可進(jìn)行垃圾土研究的一系列相關(guān)試驗(yàn)，本儀器得出的垃圾土沉降的試驗(yàn) 結(jié)果比原有的垃圾土壓縮儀器試樣結(jié)果更合理，更接近現(xiàn)場真實(shí)情況。本儀器結(jié)構(gòu)清晰， 操作方便為我國未來填埋場的設(shè)計(jì)與發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。


圖1為本實(shí)用新型垃圾土分層沉降觀測儀平面圖； 圖2為本實(shí)用新型垃圾土分層沉降觀測儀承壓上底板俯視圖； 圖3為本實(shí)用新型垃圾土分層沉降觀測儀承壓下底板俯視圖； 圖4為本實(shí)用新型垃圾土分層沉降觀測儀承壓下底板側(cè)視圖。
圖中l(wèi)頂板，2立板，3加強(qiáng)板，4定滑輪，5加壓盤，6升降滑輪，7壓力桿，8 吊繩，9搖柄，IO卡尺傳動(dòng)滑輪，ll動(dòng)滑輪，12導(dǎo)向套，13襯套，14中板，15荷載 (重錘)靜滑輪，16轉(zhuǎn)向靜滑輪，17密封座，18試料桶蓋，19壓圈，20加水口， 21密 封圈，22氣體收集管，23密封裝置，24加壓頭，25傳壓板，26游標(biāo)卡尺，27試料桶體， 28標(biāo)尺，29荷載(重錘)，30荷載(重錘)架，31立柱，32承壓上底板，33拉緊螺桿， 34壓力傳感器，35定位螺絲，36承壓上底板，37承壓下底板，38固定定位圈，39液體 收集管，40軸力傳感器，41渠，42溝。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖1所示，垃圾土分層沉降觀測儀的結(jié)構(gòu)經(jīng)過荷載靜滑輪15的吊繩8 —端連接 荷載(如重錘)， 一端經(jīng)過靜滑輪4、動(dòng)滑輪ll、轉(zhuǎn)向靜滑輪16，將荷載重力傳到加壓 盤5上，加壓盤5下面設(shè)置一軸力傳感器40，并與壓力桿7相連，加壓盤5頂部通過卡 尺傳動(dòng)滑輪10和游標(biāo)卡尺26相連，并且通過升降滑輪6和搖柄9相連，壓力桿7通過"^V' 型加壓頭24連接傳壓板25，傳壓板25作用在試樣上，壓力桿7穿過試料桶蓋18時(shí)的結(jié) 合處有密封座17和密封圈21，試料桶蓋18上設(shè)有加水口 20、氣體收集管22和油杯密封裝置23，有機(jī)玻璃試料桶體27外壁貼有桶壁標(biāo)尺28，試料桶底的承壓上底板32和承壓 下底板37之間設(shè)置壓力傳感器34，承壓上底板32上設(shè)置過濾孔，承壓下底板37上設(shè)置 溝42、渠41，渠41連接液體收集管39。
為了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性、可參考性和準(zhǔn)確性，垃圾土的沉降試驗(yàn)需要用大體積的試樣 進(jìn)行觀測，同時(shí)需要能測量比較大的沉降變化，該儀器的試料桶體27有三截，材料為有 機(jī)玻璃，3個(gè)桶截的尺寸(HX4))分別為800X540腿、700X540mm、 500X540mm，因此 可根據(jù)試驗(yàn)需要采用不同桶截組合進(jìn)行最高200cm、最大體積為0. 5m3的試樣的沉降試驗(yàn)， 同時(shí)加壓桿7長度為1.5m，所以可以允許的最大沉降為1.5m，由于試樣體積大，可以比 較方便的實(shí)現(xiàn)填埋分層壓縮沉降的觀測；
其次，荷載通過位于四個(gè)方向的四組動(dòng)滑輪11、靜滑輪4結(jié)合的傳動(dòng)方式進(jìn)行加載， 最大荷載可達(dá)到0. 4Mpa的壓力；
本儀器還設(shè)置了四個(gè)荷載傳感器，其中一個(gè)傳感器設(shè)在壓力桿7上，為軸力傳感器 40，量程10認(rèn)，其余3個(gè)量程均為30認(rèn)的傳感器設(shè)于底桶上底板32下面，為壓力傳感 器34，各荷載傳感器(軸力傳感器40、壓力傳感器34)通過數(shù)據(jù)線與試料桶體27外部 儀表相連，傳感器的設(shè)置可以清楚準(zhǔn)確地了解實(shí)際作用在垃圾土上的應(yīng)力的變化，從而為 壓縮沉降的計(jì)算提供明確的荷載傳遞關(guān)系，通過上下荷載傳感器(軸力傳感器、壓力傳感 器)的讀數(shù)差，還可以得到系統(tǒng)損耗的力的大小，這也是以往的垃圾土壓縮沉降儀器所不 能完成的；
對于各層的沉降觀測更加準(zhǔn)確，試料桶體27內(nèi)沉降觀測分兩種情況，內(nèi)部各層沉降 觀測主要通過內(nèi)部設(shè)置的標(biāo)志物結(jié)合試料桶體27壁上貼著的標(biāo)尺28進(jìn)行讀數(shù)，而試驗(yàn)頂 部讀數(shù)則通過穿過固定于立柱31上滑輪的細(xì)鋼絲拉動(dòng)游標(biāo)卡尺26垂直上下進(jìn)行讀數(shù)，其 中游標(biāo)卡尺精度達(dá)0.01cm;
儀器還可以通過加水口 20往試料桶中加水或者回灌淋濾液；通過氣體收集管22和 液體收集管39可以收集垃圾土反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和淋濾液，其中液體收集采用承壓上底板 32和承壓下底板37共同作用，如圖2所示，承壓上底板32布滿孔洞，反應(yīng)產(chǎn)生的淋濾 液可以通過孔洞滲出到承壓下底板37上，如圖4所示，承壓下底板37是一個(gè)中間略微凸 起，往四周逐漸變緩的"穹"狀圓盤，如圖3所示，承壓下底板37上面設(shè)置了淋濾液收 集通道"溝"42和"渠"41，液體收集管39和每一條"渠"41相連，通過設(shè)置在承壓 下底板上的淋濾液收集通道"溝"42和"渠"41，液體最終流入液體收集管39進(jìn)行收 集。實(shí)施例一
當(dāng)進(jìn)行垃圾土的壓縮沉降觀測試驗(yàn)時(shí)，首先根據(jù)試樣大小和試驗(yàn)要求選擇合適的試 料桶體27進(jìn)行組合連接好，利用升降滑輪6的連接，通過轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄9將試料桶蓋18和傳 壓板25升起，然后往試料桶中填垃圾土試樣，將放入的垃圾土試樣按照要求分層，并在 每一層中放置標(biāo)記物，填埋好后，將試料桶蓋18和傳壓板25緩緩放下，此時(shí)記下游標(biāo)卡 尺26和標(biāo)記物在桶壁標(biāo)尺28的初始讀數(shù)，然后檢査加水口20、氣體收集管22、液體收 集管39和油杯密封裝置23的密閉性，當(dāng)確定密閉后，即可根據(jù)試驗(yàn)要求通過荷載(重錘) 29實(shí)現(xiàn)加載，可以分級加載也可以一次性加載，通過軸力傳感器、壓力傳感器在外接的 儀表中直接讀取壓力數(shù)據(jù)，通過觀察設(shè)置在每一層垃圾土內(nèi)的標(biāo)記物的位置變化，讀取游 標(biāo)卡尺26和桶壁標(biāo)尺28的讀數(shù)變化，根據(jù)不同時(shí)刻的讀數(shù)，可以得到沉降隨著時(shí)間變化 的規(guī)律，試驗(yàn)過程中可以通過加水口 20實(shí)現(xiàn)液體或淋濾液的回灌，從而模擬生物反應(yīng)填 埋場的工作過程，通過氣體收集管22和液體收集管39可以對產(chǎn)生的氣體和淋濾液進(jìn)行收 集，最終得到氣體和淋濾液的產(chǎn)生量變化規(guī)律。
權(quán)利要求1.一種垃圾土壓縮沉降分層觀測儀，其特征是包括固定框架、試料桶、傳力機(jī)構(gòu)、施力機(jī)構(gòu)，所述試料桶包括順序相連的試料桶蓋(18)、試料桶體(27)、試料桶底，所述試料桶蓋(18)上設(shè)有加水口(20)、氣體收集管(22)、密封裝置(23)，所述試料桶體(27)外壁設(shè)有桶壁標(biāo)尺(28)，所述試料桶底順序放置有承壓上底板(32)、壓力傳感器(34)和承壓下底板(37)，所述承壓上底板(32)上設(shè)置過濾孔，所述壓力傳感器(34)通過數(shù)據(jù)線與外部儀器相連，所述承壓下底板(37)連接有液體收集管(39)并固定于所述固定框架，所述傳力機(jī)構(gòu)包括順序相連的加壓盤(5)、軸力傳感器(40)，壓力桿(7)、加壓頭(24)、傳壓板(25)，所述加壓盤(5)連接有游標(biāo)卡尺(26)，所述壓力桿(7)穿過所述試料桶蓋(18)，所述軸力傳感器(40)通過數(shù)據(jù)線與外部儀器相連，所述施力機(jī)構(gòu)包括荷載(29)、吊繩(8)、靜滑輪(4)、動(dòng)滑輪(11)、荷載靜滑輪(15)、轉(zhuǎn)向靜滑輪(16)，所述吊繩(8)一端連接所述荷載(29)，另一端順序經(jīng)過所述荷載靜滑輪(15)、所述靜滑輪(4)、所述動(dòng)滑輪(11)和所述轉(zhuǎn)向靜滑輪(16)與所述加壓盤(5)相連，所述靜滑輪(4)、所述荷載靜滑輪(15)、所述轉(zhuǎn)向靜滑輪(16)安裝于所述固定框架。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾土壓縮沉降分層觀測儀，其特征是所述試料桶體(27) 分截設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾土壓縮沉降分層觀測儀，其特征是所述承壓下底板 (37)上設(shè)置淋濾液收集通道。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種垃圾土壓縮沉降分層觀測儀。包括固定框架、試料桶、傳力機(jī)構(gòu)、施力機(jī)構(gòu)，施力機(jī)構(gòu)由荷載和滑輪組組成，荷載的重力通過滑輪組、傳力機(jī)構(gòu)傳遞到試料桶內(nèi)的試料上，傳力機(jī)構(gòu)設(shè)置有軸力傳感器，試料桶底設(shè)置有壓力傳感器，同時(shí)在傳力機(jī)構(gòu)的加壓盤上連有游標(biāo)卡尺，試料桶體外壁設(shè)有標(biāo)尺，試料桶蓋設(shè)有加水口、氣體收集口、試料桶底設(shè)有液體收集管，通過本實(shí)用新型的儀器能準(zhǔn)確觀察荷載的傳遞關(guān)系，可方便的觀察試料的壓縮沉降分層信息，可以實(shí)現(xiàn)淋濾液回灌，能更真實(shí)的模擬生物填埋場。
文檔編號G01N33/24GK201413319SQ200920044450
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者劉曉東, 廖智強(qiáng), 彭功勛, 施建勇, 艾英缽 申請人:河海大學(xué)