一种用于评估干湿交替下铀尾矿库滩面覆盖层稳定性的实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境保护领域，特别涉及一种用于评估干湿交替下铀尾矿库滩面覆盖层稳定性的实验装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，需电量、供电量的需求大大增加，核能发电占比逐年上升，用来存放铀废石和铀废渣的尾矿库等工程建造活动日益增加。铀尾矿库内依然残留长期放射性核素能严重地影响到周围居民或者环境的生活健康及生态系统，其中铀尾矿中的放射性物质衰变后产生的氡是人类第i类致癌物。目前为止，考虑到防止过量的放射性核素氡扩散危害周边环境和控制氡的析出量，以及节约经济成本、高效利用当地物质材料条件，我国主要采取覆盖控氡的方法用于铀尾矿库环境治理。但是铀尾矿库软基滩面覆盖土层易受外部因素影响而导致滩面覆盖土层控氡性能降低的变化。
3.我国南方地区多属于亚热带季风气候，热量充足、降水丰沛，大规模降雨和雨后水分的快速蒸发时常交替发生；此外，间歇性降雨亦是常态，从而引起河流、湖泊的水位发生往复变化，使岸滩、边坡以及土壤路基等处在干土复湿或湿土复干的循环之中。这种持续干湿循环属于典型的连续时间随机过程，会导致地表土体的含水率发生反复变化，并对土体结构、强度以及土壤birch效应造成严重影响。
4.对于铀尾矿库而言软基滩面覆盖层具有防氡和控氡的功能，在铀尾矿库环境治理工作上有突出的作用；对于尾矿库而言，滩面是其基本组成部分，在尾矿库稳定性及安全度中起到关键作用，铀尾矿库类型的不同使得滩面覆土控氡性能以及覆土层受环境作用影响的程度不同，铀尾矿库软基滩面稳定性满足标准时，库内放射性物质才得以稳固，事故得以避免，且国内外各类尾矿库由于滩面稳定性不达标导致的事故时有发生，造成人员伤亡经济损失，其事故具有破坏性大、突发性强的特点，对居民生活、环境安全有严重威胁。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于评估干湿交替下铀尾矿库滩面覆盖层稳定性的实验装置，可做到通过对典型模型实验，提高装置的可靠性及稳定性。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
7.本实用新型一种用于评估干湿交替下铀尾矿库滩面覆盖层稳定性的实验装置，包括实验装置、弹性波测试仪、zbl
‑
u520非金属超声检测仪、单片机、蓄水箱、水泵、铀尾矿库滩面缩尺模型、流量调节阀、日光灯、喷头、干湿环境控制模块、装置实验区域和装置排水区域，所述蓄水箱的一侧设置有单片机，所述蓄水箱的内部设置有管道，所述管道的一侧设置有水泵和流量调节阀，所述管道的另一端设置有干湿环境控制模块，所述管道的端部设置有喷头，所述干湿环境控制模块的内部顶端设置有日光灯，所述干湿环境控制模块的内部
设置有装置实验区域，所述装置实验区域的内部设置有铀尾矿库滩面缩尺模型，所述铀尾矿库滩面缩尺模型的表面设置有温湿度传感器，所述干湿环境控制模块的底部安装有装置排水区域，所述管道的一侧设置有支撑架，所述支撑架的一侧设置有高速摄像机，所述干湿环境控制模块的上端设置有导气管和回流管，所述导气管的一端设置有干燥管，所述干燥管的一端设置有rad7测氡仪。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述单片机与日光灯信号连接，所述温湿度传感器与单片机数据连接。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述实验装置由光照及温湿度控制系统、降雨模拟系统和软基滩面稳定性评估系统三个子系统集合而成，所述光照及温湿度控制系统由日光灯、控温及控湿部件、机械元件和温湿度传感器联动而成，所述降雨模拟系统由蓄水箱、水泵、流量调节阀和喷头配合单片机联动而成，所述rad7测氡仪、高速摄像机、zbl
‑
u520非金属超声检测仪组成软基滩面稳定性评估系统。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述日光灯采用可调节卤素灯。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述导气管通过干燥管与rad7测氡仪连通，所述rad7测氡仪通过回流管与干湿环境控制模块连通。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述蓄水箱的内壁上设置有最高水位线及最低水位线，所述蓄水箱内设置有水位传感器，且水位传感器与单片机数据连接。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述高速摄像机位于干湿环境控制模块的正上方，且高速摄像机与支撑架活动连接。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
15.本实用新型通过高速摄像机、测氡仪及弹性波测试仪从多角度开展滩面覆盖层稳定性的评估，基于单片机实现降雨量、温度等参数的自动校正与控制，采取低周期、高强度，反复加载的实验方法进行滩面覆盖层控氡性能加速退化实验，通过导气管和回流管实现循环使用，提高降雨量、温度等参数的控制精度，通过对典型模型实验，提高装置的可靠性及稳定性。
附图说明
16.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
17.图1是本实用新型的整体结构示意图；
18.图2是本实用新型的平面结构示意图；
19.图3是本实用新型的局部结构示意图；
20.图4是本实用新型的工作原理示意图；
21.图中：1、单片机；2、蓄水箱；3、水泵；4、铀尾矿库滩面缩尺模型；5、流量调节阀；6、日光灯；7、喷头；8、干湿环境控制模块；9、装置实验区域；10、装置排水区域；11、管道；12、高速摄像机；13、支撑架；14、rad7测氡仪；15、导气管；16、回流管。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优
选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
24.此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
25.实施例1
26.如图1
‑
4所示，本实用新型提供一种用于评估干湿交替下铀尾矿库滩面覆盖层稳定性的实验装置，包括实验装置、弹性波测试仪、zbl
‑
u520非金属超声检测仪、单片机1、蓄水箱2、水泵3、铀尾矿库滩面缩尺模型4、流量调节阀5、日光灯6、喷头7、干湿环境控制模块8、装置实验区域9和装置排水区域10，蓄水箱2的一侧设置有单片机1，蓄水箱2的内部设置有管道11，管道11的一侧设置有水泵3和流量调节阀5，管道11的另一端设置有干湿环境控制模块8，管道11的端部设置有喷头7，干湿环境控制模块8的内部顶端设置有日光灯6，干湿环境控制模块8的内部设置有装置实验区域9，装置实验区域9的内部设置有铀尾矿库滩面缩尺模型4，铀尾矿库滩面缩尺模型4的表面设置有温湿度传感器，干湿环境控制模块8的底部安装有装置排水区域10，管道11的一侧设置有支撑架13，支撑架13的一侧设置有高速摄像机12，干湿环境控制模块8的上端设置有导气管15和回流管16，导气管15的一端设置有干燥管，干燥管的一端设置有rad7测氡仪14。
27.进一步的，单片机1与日光灯6信号连接，温湿度传感器与单片机1数据连接，通过单片机1控制日光灯6的光照强度。
28.实验装置由光照及温湿度控制系统、降雨模拟系统和软基滩面稳定性评估系统三个子系统集合而成，光照及温湿度控制系统由日光灯6、控温及控湿部件、机械元件和温湿度传感器联动而成，降雨模拟系统由蓄水箱2、水泵3、流量调节阀5和喷头7配合单片机1联动而成，rad7测氡仪14、高速摄像机12、zbl
‑
u520非金属超声检测仪组成软基滩面稳定性评估系统。
29.日光灯6采用可调节卤素灯，使得使用寿命不仅得到了大大延长，同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。
30.导气管15通过干燥管与rad7测氡仪14连通，rad7测氡仪14通过回流管16与干湿环境控制模块8连通。
31.蓄水箱2的内壁上设置有最高水位线及最低水位线，蓄水箱2内设置有水位传感器，且水位传感器与单片机1数据连接。
32.高速摄像机12位于干湿环境控制模块8的正上方，且高速摄像机12与支撑架13活动连接。
33.具体的，使用过程中，光照及温湿度控制系统由可调功率日光灯6、温湿度传感器组合而成，日光灯6通过热辐射光源，日光灯6采用可调节卤素灯，在灯泡内注入碘或溴等卤素气体，在高温下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，冷却后的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂，通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长，同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率，将光照强度划分为弱光照强度、中光照强度、强光照强度三档，实验过程中通过单片机1设定光照强度及光照时数，单片机1调控光照强度及光照时数，通过导入的干湿
状态参数，设定一定的时间间隔自动换档或暂停，实现智能简便操作，单片机1在实现小型智能化普遍使用，单片机1联动整体系统，实时反馈数据，温湿度传感器置于铀尾矿库滩面缩尺模型4土壤的温湿度变化，并于实验过程中将数据反馈至单片机1，降雨模拟系统由蓄水箱2、水泵3、流量调节阀5和喷头7配合单片机1联动而成，水泵3从蓄水箱2中抽水，通过喷头7均匀的喷洒在堆积的土坝上，模拟现实环境中的降雨过程，流量调节阀5实时检测水流量大小，并发送脉冲信号反馈给单片机1，单片机1实时控制并调节流量调节阀5的开合，使水流速度保持稳定，通过改变流量调节阀5的开合，调节不同的水流量大小，以模拟现实环境小雨、中雨、暴雨等不同强度降雨情况，通过单片机1设定相应的降水档位，并设定降雨时间，软基滩面稳定性评估系统主要由rad7测氡仪14、高速摄像机12、zbl
‑
u520非金属超声检测仪组成，实验过程中，于干湿环境控制模块8上部架设高速摄像机12，获取不同参数条件下铀尾矿库滩面缩尺模型4土壤的各项指标，及施加干湿条件时土壤表面形变及内部裂隙发育情况，利用弹性波探测仪，获悉铀尾矿库滩面缩尺模型4试验中弹性波速度及振幅的变化，分析土壤内部的破碎情况及应力变化状况，以更好地评估干湿交替下滩面覆盖层的稳定性。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。