一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀。目前，還尚未出現(xiàn)針對(duì)填埋體中垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系進(jìn)行研究的儀器。本發(fā)明中滲透柱的一側(cè)接有多個(gè)出水接頭，另一側(cè)接有等距布置的多根測(cè)壓管；可調(diào)底板與水位調(diào)節(jié)桿通過(guò)銷釘連接；蓄水箱通過(guò)進(jìn)水管與滲透柱連通；蓄水箱接有多個(gè)出水接頭；壓蓋與上橫梁通過(guò)懸掛桿連接；下橫梁、第一配重塊、第二配重塊均與杠桿鉸接；渦輪的輪轂和蝸桿均通過(guò)軸承支承在支座內(nèi)，渦輪與蝸桿嚙合；蝸桿的一端伸出支座外與手輪固定；渦輪與絲桿連接；絲桿的底部與杠桿鉸接。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)垃圾土滲透性質(zhì)、壓縮性質(zhì)的機(jī)械化實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，填補(bǔ)現(xiàn)有儀器對(duì)垃圾土壓縮與滲透研究空缺。
【專利說(shuō)明】一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及土工壓縮實(shí)驗(yàn)裝置與土工滲透實(shí)驗(yàn)裝置，具 體涉及一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)城市化的不斷發(fā)展，城市人口的負(fù)荷越來(lái)越大，導(dǎo)致城市生活垃圾不斷 增長(zhǎng)，垃圾的處理已經(jīng)到了刻不容緩的地步。對(duì)于城市生活垃圾的處理，國(guó)內(nèi)外主要有以 下幾種方式：填埋、焚燒、生物降解等。其中，填埋技術(shù)在當(dāng)前城市發(fā)展中有著得天獨(dú)厚的 優(yōu)勢(shì)。填埋法處理城市固體垃圾，填埋容量大、經(jīng)濟(jì)消耗量少，因此采用填埋法處理城市生 活垃圾在國(guó)內(nèi)外有著廣泛應(yīng)用。運(yùn)用填埋法處理城市生活垃圾，必須應(yīng)對(duì)各種工程性質(zhì)問(wèn) 題，如垃圾填埋容量、填埋體邊坡穩(wěn)定性、滲濾液運(yùn)移速率等問(wèn)題。只有透徹的研究好城市 生活垃圾的工程性質(zhì)，才可以有效地運(yùn)用填埋法解決現(xiàn)存的垃圾圍城等問(wèn)題。在垃圾填埋 過(guò)程中，垃圾體存在多樣性物質(zhì)，易降解材料包括：廚余垃圾、紙張、木纖維；難降解材料包 括：塑料、骨頭、橡膠等，不可降解材料包括：土石、金屬、玻璃等。正是上述材料組成成分的 多樣性，決定了垃圾土土力學(xué)性質(zhì)的特殊性，壓縮量大，且滲透系數(shù)高于其他常規(guī)土樣?？?降解材料在垃圾填埋場(chǎng)固、液、氣、溫度等復(fù)雜的環(huán)境下必會(huì)產(chǎn)生生物化學(xué)作用，生物化學(xué) 作用是垃圾滲濾液產(chǎn)生的主要原因，填埋體中含有的重金屬元素通過(guò)生物化學(xué)作用使得滲 濾液含有劇毒成分，因此滲濾液的危害程度加重，滲流入土導(dǎo)致土壤重金屬污染，滲流入水 導(dǎo)致水源污染，給人類生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。因此，必須對(duì)填埋體的滲透性質(zhì)進(jìn)行透徹研 究。滲透性質(zhì)指介質(zhì)透水能力的大小，城市固體垃圾滲透性質(zhì)也就是指水透過(guò)垃圾體的能 力的大小。填埋體的滲透性質(zhì)與壓縮性質(zhì)密切相關(guān)，填埋體的填埋高度越大，下部垃圾受 到的自重應(yīng)力就越大，其下部垃圾就被壓縮得越密實(shí)，滲透系數(shù)也就逐漸減小，運(yùn)移速率降 低。目前，還尚未出現(xiàn)針對(duì)填埋體中垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系進(jìn)行研究的儀器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定 儀，實(shí)現(xiàn)垃圾土滲透性質(zhì)、壓縮性質(zhì)的機(jī)械化實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，填補(bǔ)現(xiàn)有儀器對(duì)垃圾土壓縮與滲 透研究空缺。
[0004] 本發(fā)明包括滲透柱、杠桿省力裝置和蓄水裝置；所述的滲透柱設(shè)置在測(cè)試平臺(tái)上； 滲透柱的一側(cè)接有多個(gè)出水接頭，另一側(cè)接有等距布置的多根測(cè)壓管；所述出水接頭的頭 部密封設(shè)置。
[0005] 所述的蓄水裝置包括蓄水箱、可調(diào)底板和水位調(diào)節(jié)桿；所述的水位調(diào)節(jié)桿開設(shè)有 對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組，兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組均包括沿堅(jiān)直方向等距排布的多個(gè)水位 調(diào)節(jié)孔，可調(diào)底板與水位調(diào)節(jié)桿在兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組對(duì)稱的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔處通過(guò)銷釘連 接；蓄水箱設(shè)置在可調(diào)底板上，并通過(guò)進(jìn)水管與滲透柱的底部連通；所述蓄水箱的一側(cè)接 有多個(gè)出水接頭，出水接頭的頭部密封設(shè)置。
[0006] 所述的杠桿省力裝置包括壓蓋、承重框架、杠桿和升降調(diào)節(jié)裝置。所述的承重框架 包括上橫梁、下橫梁和支撐柱，上橫梁和下橫梁分別與支撐柱的一端固定；所述的壓蓋與懸 掛桿固定，懸掛桿的頂部與上橫梁通過(guò)螺紋連接；所述的杠桿開設(shè)有下橫梁鉸接孔、固定支 點(diǎn)鉸接孔、第一配重塊鉸接孔和第二配重塊鉸接孔，且設(shè)有水平測(cè)試裝置；所述的杠桿在下 橫梁鉸接孔處與下橫梁鉸接；第一配重塊與杠桿在第一配重塊鉸接孔處鉸接，第二配重塊 與杠桿在第二配重塊鉸接孔處鉸接。所述的升降調(diào)節(jié)裝置包括蝸桿、渦輪、絲桿、手輪和支 座；所述的支座固定在測(cè)試平臺(tái)底部；所述渦輪的輪轂和蝸桿均通過(guò)軸承支承在支座內(nèi)， 渦輪與蝸桿嚙合；所述蝸桿的一端伸出支座外與手輪固定；渦輪與絲桿連接；所述絲桿的 底部與杠桿在固定支點(diǎn)鉸接孔處鉸接。
[0007] 所述的滲透柱為底部封閉的圓筒形。
[0008] 所述滲透柱的每個(gè)出水接頭的頭部分別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連接；其中一個(gè)出水 接頭設(shè)置在滲透柱的最底部。
[0009] 所述蓄水箱的每個(gè)出水接頭的頭部分別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連接。
[0010] 本發(fā)明的有益效果： 1、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)垃圾土的沉降測(cè)試與滲透測(cè)試；沉降測(cè)試是通過(guò)杠桿省力裝置，對(duì) 較大應(yīng)力荷載下的垃圾土進(jìn)行壓縮測(cè)量，切實(shí)模擬填埋場(chǎng)水平地面至100米深度以下的垃 圾土應(yīng)力狀態(tài)；滲透測(cè)試可以在應(yīng)力狀態(tài)存在的情況下測(cè)試?yán)翝B透系數(shù)的變化值。
[0011] 2、本發(fā)明彌補(bǔ)了填埋場(chǎng)關(guān)于城市固體垃圾100米深度以下的滲透系數(shù)研究空缺， 為城市固體垃圾在壓縮過(guò)程中滲透系數(shù)的測(cè)試提供了準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試裝置。
[0012] 3、本發(fā)明可應(yīng)用于工程實(shí)踐，也可應(yīng)用于其他特殊土實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖； 圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖； 圖3為本發(fā)明中滲透柱的結(jié)構(gòu)立體圖； 圖4為本發(fā)明中水位調(diào)節(jié)桿的示意圖； 圖5為本發(fā)明中壓蓋和懸掛桿的結(jié)構(gòu)立體圖； 圖6為本發(fā)明中杠桿的示意圖； 圖7為本發(fā)明中升降調(diào)節(jié)裝置的剖視圖； 圖8為本發(fā)明中升降調(diào)節(jié)裝置的立體圖。
[0014]

【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015] 如圖1、2和3所示，一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀，包括滲透柱1、杠桿省力 裝置2和蓄水裝置3 ;滲透柱1設(shè)置在測(cè)試平臺(tái)5上；滲透柱1為底部封閉的圓筒形，頂面 至底部?jī)?nèi)壁的距離為300mm，內(nèi)側(cè)壁直徑為202mm ;滲透柱1的一側(cè)接有四個(gè)出水接頭4,另 一側(cè)接有等距布置的三根測(cè)壓管1-1 ;相鄰兩個(gè)出水接頭4的中心線距離均為100mm，一個(gè) 出水接頭4設(shè)置在滲透柱1的最底部；每個(gè)出水接頭4的頭部分別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連 接。
[0016] 如圖1和4所示，蓄水裝置3包括蓄水箱3-1、可調(diào)底板3-2和水位調(diào)節(jié)桿3-3 ;水 位調(diào)節(jié)桿3-3開設(shè)有對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組，兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組均包括沿堅(jiān)直方向 等距排布的九個(gè)水位調(diào)節(jié)孔3-4,可調(diào)底板3-2與水位調(diào)節(jié)桿3-3在兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組對(duì)稱 的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔3-4處通過(guò)銷釘連接；蓄水箱3設(shè)置在可調(diào)底板3-2上，并通過(guò)進(jìn)水管6 與滲透柱1的底部連通；蓄水箱3-1的一側(cè)接有四個(gè)出水接頭4,每個(gè)出水接頭4的頭部分 別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連接。通過(guò)調(diào)節(jié)蓄水箱3-1升降，可以測(cè)試?yán)猎嚇釉诓煌?梯度下的滲透系數(shù)。
[0017] 如圖1、2、5、6、7和8所示，杠桿省力裝置2包括壓蓋2-1、承重框架2-2、杠桿2-3 和升降調(diào)節(jié)裝置2-4。承重框架2-2包括上橫梁2-5、下橫梁2-6和支撐柱2-7,上橫梁2-5 和下橫梁2-6分別與支撐柱2-7的一端固定；壓蓋2-1與懸掛桿2-8固定，懸掛桿2-8的頂 部與上橫梁2-5通過(guò)螺紋連接；杠桿2-3開設(shè)有下橫梁鉸接孔2-9、固定支點(diǎn)鉸接孔2-10、 第一配重塊鉸接孔2-11和第二配重塊鉸接孔2-12,且設(shè)有水平測(cè)試裝置2-13 ;水平測(cè)試裝 置2-13用于測(cè)試杠桿2-3的平衡狀態(tài)；杠桿2-3在下橫梁鉸接孔2-9處與下橫梁2-6鉸接； 第一配重塊7與杠桿2-3在第一配重塊鉸接孔2-11處鉸接，第二配重塊8與杠桿2-3在第 二配重塊鉸接孔2-12處鉸接。升降調(diào)節(jié)裝置2-4包括蝸桿2-14、渦輪2-15、絲桿2-16、手 輪2-17和支座2-18 ;支座2-18固定在測(cè)試平臺(tái)5底部；渦輪2-15的輪轂和蝸桿2-14均 通過(guò)軸承支承在支座2-18內(nèi)，渦輪2-15與蝸桿2-14嚙合；蝸桿2-14的一端伸出支座2-18 外與手輪2-17固定；渦輪2-15與絲桿2-16連接；絲桿2-16的底部與杠桿2-3在固定支點(diǎn) 鉸接孔2-10處鉸接。
[0018] 該垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀的工作原理： 在滲透柱1中填滿垃圾土試樣；設(shè)置第一配重塊7和第二配重塊8的重量，使得壓 蓋 2-1 對(duì)滲透柱 1 中的垃圾土試樣達(dá)到 25kPa、50kPa、75kPa、lOOkPa、200kPa、300kPa、 400kPa、500kPa、600kPa、700kPa、800kPa、900kPa、lOOOkPa 的荷載壓力梯度分別壓緊滲 透柱1內(nèi)的垃圾土試樣，從而測(cè)試?yán)猎嚇拥臐B透性；垃圾土試樣經(jīng)過(guò)24h穩(wěn)定沉降 (沉降壓縮期間杠桿2-3會(huì)產(chǎn)生傾斜，要不斷通過(guò)手輪2-17調(diào)節(jié)蝸桿2-14,蝸桿2-14的 轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)渦輪2-15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)絲桿2-16下降，使杠桿2-3恢復(fù)平衡狀態(tài))，壓縮穩(wěn) 定后，運(yùn)用高精度米尺測(cè)量壓蓋2-1的壓縮值，若此時(shí)壓縮值為0?100mm，取試樣高度 /為200mm作為滲透系數(shù)的測(cè)試高度，打開距離滲透柱1底部200mm高度處的出水接頭4作 為滲透系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)出水端；若壓縮值為0?200mm，取試樣高度/為100mm作為滲透系數(shù) 的測(cè)試高度，打開距離滲透柱1底部100mm高度處的出水接頭4作為滲透系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)出 水端。打開蓄水箱3-1相應(yīng)的出水接頭4,從而調(diào)節(jié)并保持蓄水箱3-1的水位高度&，開始 測(cè)試；三根測(cè)壓管1-1測(cè)量滲透柱內(nèi)水位高度，取平均值& ;當(dāng)滲透柱的出水接頭4開始穩(wěn) 定出水時(shí)，打開計(jì)時(shí)秒表開始計(jì)時(shí)，每三分鐘記錄一次滲透柱的出水量β ,測(cè)試五次，取平 均值Δβ。根據(jù)達(dá)西滲透定律公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀，包括滲透柱、杠桿省力裝置和蓄水裝置，其特 征在于： 所述的滲透柱設(shè)置在測(cè)試平臺(tái)上；滲透柱的一側(cè)接有多個(gè)出水接頭，另一側(cè)接有等距 布置的多根測(cè)壓管；所述出水接頭的頭部密封設(shè)置； 所述的蓄水裝置包括蓄水箱、可調(diào)底板和水位調(diào)節(jié)桿；所述的水位調(diào)節(jié)桿開設(shè)有對(duì)稱 設(shè)置的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組，兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組均包括沿堅(jiān)直方向等距排布的多個(gè)水位調(diào)節(jié) 孔，可調(diào)底板與水位調(diào)節(jié)桿在兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔組對(duì)稱的兩個(gè)水位調(diào)節(jié)孔處通過(guò)銷釘連接； 蓄水箱設(shè)置在可調(diào)底板上，并通過(guò)進(jìn)水管與滲透柱的底部連通；所述蓄水箱的一側(cè)接有多 個(gè)出水接頭，出水接頭的頭部密封設(shè)置； 所述的杠桿省力裝置包括壓蓋、承重框架、杠桿和升降調(diào)節(jié)裝置；所述的承重框架包 括上橫梁、下橫梁和支撐柱，上橫梁和下橫梁分別與支撐柱的一端固定；所述的壓蓋與懸掛 桿固定，懸掛桿的頂部與上橫梁通過(guò)螺紋連接；所述的杠桿開設(shè)有下橫梁鉸接孔、固定支點(diǎn) 鉸接孔、第一配重塊鉸接孔和第二配重塊鉸接孔，且設(shè)有水平測(cè)試裝置；所述的杠桿在下橫 梁鉸接孔處與下橫梁鉸接；第一配重塊與杠桿在第一配重塊鉸接孔處鉸接，第二配重塊與 杠桿在第二配重塊鉸接孔處鉸接；所述的升降調(diào)節(jié)裝置包括蝸桿、渦輪、絲桿、手輪和支座； 所述的支座固定在測(cè)試平臺(tái)底部；所述渦輪的輪轂和蝸桿均通過(guò)軸承支承在支座內(nèi)，渦輪 與蝸桿嚙合；所述蝸桿的一端伸出支座外與手輪固定；渦輪與絲桿連接；所述絲桿的底部 與杠桿在固定支點(diǎn)鉸接孔處鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀，其特征在于：所述的 滲透柱為底部封閉的圓筒形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀，其特征在于：所述滲 透柱的每個(gè)出水接頭的頭部分別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連接；其中一個(gè)出水接頭設(shè)置在滲透 柱的最底部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾土的壓縮與滲透關(guān)系測(cè)定儀，其特征在于：所述蓄 水箱的每個(gè)出水接頭的頭部分別與一個(gè)管帽通過(guò)螺紋連接。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104122185SQ201410350911
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】張振營(yíng), 章凌峰, 嚴(yán)立俊, 吳大志 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)