一种研究城市生活垃圾压缩和渗透特性的土工试验仪器的制作方法

1.本实用新型属于土工实验的技术领域，具体的说，涉及一种研究城市生活垃圾压缩和渗透特性的土工试验仪器。


背景技术：

2.随着城市化进程的不断加快，城市人口越来越多，城市土地资源越来越宝贵，随之而来的是城市生活垃圾产量的不断增加。据不完全统计，目前，我国城市垃圾年产量超过2亿吨，人均超500kg，并且以大约10％的速率不断增长。在2亿吨城市生活垃圾当中，无害化处理总量约为1.45亿吨，其中卫生填埋占72.6％。可见，卫生填埋是我国目前处理城市生活垃圾的主要方式。卫生填埋需占用大量的土地资源，为延长垃圾填埋场的使用年限，减少占用土地资源，填埋场的填埋高度越来越高，坡度逐渐变陡，使得填埋场的稳定性存在安全隐患。同时，垃圾填埋场一定的沉降量对于填埋场的扩容和稳定是十分有利的，垃圾的渗流特性会影响其压缩特性和填埋体边坡的稳定性。为此，开展垃圾填埋体的压缩特性和渗流特性的研究，准确把握垃圾填埋场沉降规律及边坡稳定性分析成为关键科学问题。
3.研究城市生活垃圾压缩特性的仪器适用于小体积试样，仪器多采用液压千斤顶或堆载加压的方式，试验过程未采取气体除臭措施。使得小体积试验仪器测试的压缩特性误差较大，堆载或液压加载方式控制上覆压力费时费力操作繁琐，试验过程中产生的气体未进行处理造成臭气蔓延试验卫生条件很差；此外，研究生活垃圾渗透特性的传统仪器很难实现上覆压力对渗透特性的影响，实际的工程中垃圾土的渗透特性会随着上覆压力的改变而改变，所以在研究垃圾土的渗透特性时上覆压力的影响不能忽略；最后，生活垃圾压缩特性往往与渗透特性相关，传统的试验仪器完全将二者分开研究忽略了其相互的影响，这往往与实际工程时不相符的。
4.综上所述，为研究生活垃圾的压缩特性和渗透特性，亟需设计一种可适用于大体试样、上覆压力施加简便可控、试验卫生条件良好、考虑压缩和渗透特性的相互影响的仪器。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种研究城市生活垃圾压缩和渗透特性的土工试验仪器，主要解决传统城市生活垃圾压缩和渗流特性研究试验仪器适用于小体积试样，试验过程中容易产生恶臭气体，试验卫生环境较差，上覆压力施加操作繁琐、将压缩特性和渗流特性完全分开等问题。
6.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种研究城市生活垃圾压缩和渗透特性的土工试验仪器，包括可拆卸安装于支座上的压缩渗流筒，于所述压缩渗流筒内填充有生活垃圾试样，且于压缩渗流筒的上端设置有加载系统，加载系统的加载端压迫于生活垃圾试样上端，于支座下方安装有一与压缩渗流筒底端连通的淋滤液收集桶，于压缩渗流筒的周壁上连通有渗流系统，于压缩渗流筒的
上方分别设置有与其连通的渗滤液储存缸和气体收集缸。
8.进一步的，所述压缩渗流筒包括竖直设置的亚克力玻璃桶体，于所述亚克力玻璃桶体的上端封盖有桶盖。
9.进一步的，所述渗流系统包括沿亚克力玻璃桶体的轴向由其下部向上间隔设置的多根溢水管，于亚克力玻璃桶体的上部连通有一安装有控制阀门的测压管。
10.进一步的，于所述桶盖中心位置处开设有中心孔，于桶盖上分别与渗滤液储存缸、气体收集缸及导线相对应的位置处开设有渗滤液回灌口、气体收集口及传感器接线孔。
11.进一步的，于所述支座上构造有环形的凸型挡槽，所述压缩渗流筒的下端装配于凸型挡槽内，且于压缩渗流筒与凸型挡槽之间的连接处设置有密封用橡胶垫圈。
12.进一步的，所述加载系统包括用于顶压于生活垃圾试样上端的顶压机构，和与顶压机构活动连接并用于改变顶压机构顶压力的加载机构。
13.进一步的，所述顶压机构包括固定于传力杆一端并抵接于生活垃圾试样上端的压力底盘，于所述传力杆的另一端连接有一位移调节螺栓，所述位移调节螺栓螺纹连接一与加载机构活动连接的u型连接板。
14.进一步的，所述加载机构包括与支座固连的固定部和与固定部枢接的加载部。
15.进一步的，所述固定部包括经多根竖杆与支座固连的反力平台，于所述反力平台上开设有供顶压机构端部伸出的伸出口，于反力平台下端的相对设置有反力杆和杠杆限位器，所述加载部的一端与反力杆枢接，另一端穿经杠杆限位器。
16.进一步的，所述加载部包括一端设置有平衡重锤且与反力杆枢接的加力杠杆，加力杠杆的另一端穿过杠杆限位器并连接有砝码，于所述加力杠杆的中部设置有供顶压机构通过的矩形框。
17.本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：首先将压缩渗流桶固定于支座上，将气体收集缸和渗滤液储存缸分别与压缩渗流桶上端的两根塑料软管连接，根据所需的应力的大小，调整加载系统对压缩渗流筒内的生活垃圾试样的加载力，加载时逐级加载，避免加载失衡的问题出现；随着时间的延续，压缩量逐渐增大；根据具体试验的要求，通过渗滤液储存缸结合渗流系统、淋滤液收集桶来实现渗滤液的回灌和渗流试验；综上可知，本实用新型操作简单，适用于大体积试样，上覆压力施加简便可控，试验卫生条件良好，充分考虑压缩和渗透特性之间的相互影响。
附图说明
18.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。
19.在附图中：
20.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例压缩渗流桶与渗流系统连接的结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例桶盖的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例支座的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例加载系统的结构示意图；
25.图6为本实用新型实施例加载部的结构示意图；
26.图7为本实用新型实施例顶压机构的结构示意图；
27.图8为本实用新型实施例反力杆的结构示意图。
28.标注部件：100
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压缩渗流桶，101
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亚克力玻璃桶体，102
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测压管，103
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溢水管，104
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控制阀门，105
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桶盖，106
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中心孔，107
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渗滤液回灌口，108
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气体收集口，109
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传感器接线孔，110
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支座，111
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渗滤液流出口，112
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凸型挡槽，200
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加载系统，201
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加力杠杆，202
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平衡重锤，203
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砝码，204
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矩形框，205
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6202.2rsr型轴承和轴承连接杆组装件，206
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6203.2zr型轴承和连接杆组装件，207
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u型连接板，208
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位移调节螺栓，209
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压力底盘，210
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渗水孔，211
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传力杆，212
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反力杆，213
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反力平台，214
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杠杆限位器，300
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气体收集缸，400
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渗滤液储存缸，600
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淋滤液收集桶。
具体实施方式
29.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。
30.本实用新型公开了一种研究城市生活垃圾压缩和渗透特性的土工试验仪器，如图1所示，包括压缩渗流筒、加载系统200、淋滤液收集桶600、渗流系统、渗滤液储存缸400及气体收集缸300。其中，压缩渗流筒可拆卸安装在支座110上，在压缩渗流筒内填充有生活垃圾试样，加载系统200设置在压缩渗流筒的上端，加载系统200的加载端压迫在生活垃圾试样上端，淋滤液收集桶600安装在支座110的下方，该淋滤液收集桶600与压缩渗流筒底端相互连通，渗流系统通过压缩渗流筒的周壁与压缩渗流筒相互连通，渗滤液储存缸400和气体收集缸300分别设置在压缩渗流筒的上方并与压缩渗流筒相互连通。本实用新型的工作原理及优势在于：首先将压缩渗流桶100固定于支座110上，将气体收集缸300和渗滤液储存缸400分别与压缩渗流桶100上端的两根塑料软管连接，根据所需的应力的大小，调整加载系统200对压缩渗流筒内的生活垃圾试样的加载力，加载时逐级加载，避免加载失衡的问题出现；随着时间的延续，压缩量逐渐增大；根据具体试验的要求，通过渗滤液储存缸400结合渗流系统、淋滤液收集桶600来实现渗滤液的回灌和渗流试验；综上可知，本实用新型操作简单，适用于大体积试样，上覆压力施加简便可控，试验卫生条件良好，充分考虑压缩和渗透特性之间的相互影响。
31.作为本实用新型一个优选的实施例，如图2所示，压缩渗流筒包括竖直设置的亚克力玻璃桶体101，在该亚克力玻璃桶体101的上端封盖有桶盖105。渗流系统包括沿亚克力玻璃桶体101的轴向由其下部向上间隔设置的多根溢水管103，在亚克力玻璃桶体101的上部连通有一安装有控制阀门104的测压管102。其中，为了便于亚克力玻璃桶体101通过桶盖105与渗滤液储存缸400、气体收集缸300及传感器连接，如图3所示，在桶盖105上分别与渗滤液储存缸400、气体收集缸300及导线相对应的位置处开设有渗滤液回灌口107、气体收集口108及传感器接线孔109；且在桶盖105中心位置处开设有中心孔106，以便于加载系统200的加载端穿过桶盖105。
32.作为本实用新型一个优选的实施例，为了使得压缩渗流筒与支座110连接紧密，如图1、图4所示，在支座110上构造有环形的凸型挡槽112，压缩渗流筒的下端装配在凸型挡槽112内，且在压缩渗流筒与凸型挡槽112之间的连接处设置有密封用橡胶垫圈。其中，为了使得压缩渗流筒与淋滤液收集桶600连通，在支座110上开设有渗滤液流出口111，渗滤液流出
口111通过管路与淋滤液收集桶600连通。
33.作为本实用新型一个优选的实施例，如图1、图5所示，加载系统200包括顶压机构和加载机构，顶压机构用于顶压在生活垃圾试样的上端，加载机构与顶压机构活动连接并用于改变顶压机构的顶压力(加载负荷)。其中，如图7所示，顶压机构包括传力杆211、压力底盘209及位移调节螺栓208，压力底盘209固定安装在传力杆211的下端，该压力底盘209抵接在生活垃圾试样的上端，位移调节螺栓208设置在传力杆211的上端，且该位移调节螺栓208螺纹连接一与加载机构活动连接的u型连接板207。压力底盘209与传力杆211可以选用螺栓的连接方式，同时也可以定制不同直径的压力底盘209，用以研究试样桶内径和压力底盘209的空余量，通过试验来获得最符合实际的空余量。与u型连接板207连接的位移调节螺栓208长度可以适当增大，以适应压缩量特别大的生活垃圾试样。如图1、图5
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6所示，本实施例加载机构包括与支座110固连的固定部和与固定部枢接的加载部，其中，固定部包括经多根竖杆与支座110固连的反力平台213，在该反力平台213上开设有供顶压机构端部伸出的伸出口，在反力平台213下端的相对设置有反力杆212和杠杆限位器214，加载部的一端与反力杆212枢接，另一端穿经杠杆限位器214。加载部包括一端设置有平衡重锤202且与反力杆212枢接的加力杠杆201，加力杠杆201的另一端穿过杠杆限位器214并连接有砝码203，在加力杠杆201的中部设置有供顶压机构通过的矩形框204。如图8所示，本实施例在加力杠杆201和矩形框204内分别安装有6202.2rsr型轴承和轴承连接杆组装件205、6203.2zr型轴承和连接杆组装件206，进而实现加力杠杆201分别与反力杆212和u型连接板207的活动连接。本实施例在压力底盘209上留有多个渗水孔210，且压力底盘209的半径比亚克力玻璃桶的内径为小5cm，一方面可以使得生活垃圾试样在水平面内产生一定的位移，能更好的模拟实际垃圾填埋场的二维压缩情况；另一方面，由于存在5cm的余量，试验结束后方便取出生活垃圾试样。
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权利要求保护的范围之内。