密闭环境下快速模拟土压力的装置及试验方法与流程

1.本发明涉及环境岩土工程试验领域，尤其涉及密闭环境下快速模拟土压力的装置及试验方法。


背景技术：

2.随着我国工业化和城市化进程加快，环境污染问题日益突出。填埋一直作为城市生活垃圾重要处理手段。直接填埋的垃圾，由于发酵、雨水淋刷等因素产生含有重金属和有机化合物等有害物质的渗沥液。为了防止渗滤液污染地下水和周围环境，垃圾填埋场底部和边坡上都设置有衬垫来防止渗滤液渗透。由于生活垃圾数量庞大，加剧填埋场填埋深度，是得衬垫处于高应力状态下，影响防渗性能。因此，有必要对不同土压条件下的衬垫的防渗性能进行研究，得到合理填埋场埋深。
3.室内模型试验，为不同土压条件下的衬垫渗透机理和应用的研究提供了很好的途径。目前，室内相关模型试验系统对于在密闭环境下如何来模拟不同埋深的土压力缺乏方式。


技术实现要素：

4.为克服上述问题，本发明提供密闭环境下快速模拟土压力的装置及试验方法。
5.本发明采用的第一个方面提供密闭环境下快速模拟土压力的装置，包括内部中空、顶部开口的试验箱体，试验箱体内设置有土体(10)，试验箱体的顶部开口密封配合有钢板(3)；试验箱体的钢板(3)与土体(10)之间设有橡胶气囊(2)，橡胶气囊(2)充气后在钢板(3)与土体(10)之间发生膨胀，并在钢板(3)的限制下，对橡胶气囊(2)下方的土体(10)施加向下的压力；
6.所述橡胶气囊(2)的右端设有气囊接口(4)，气囊接口(4)与管道连接件(5)连接；管道连接件(5)向右延伸穿过试验箱体右侧壁上设置的第一通孔与球阀(6)连接，球阀(6)的另一端连接气压表(11)，气压表(11)的另一端通过软管(18)与气泵(9)相连；
7.所述土体的上表面设有若干土压力盒(12)，土压力盒(12)的信号输出端与导线连接；试验箱体左侧壁的上部设有出线孔，出线孔内设有密封件，密封件内设有细孔；导线穿过密封件内的细孔与与应变采集仪(11)连接，应变采集仪(11)实时读取土体(10)所受压力数据。
8.进一步，所述管道连接件(5)包括内螺纹式管接头(5-1)和两端外螺纹式管接头(5-2)，所述内螺纹式管接头(5-1)的左端设有内螺纹、右端活动套设有可转动螺母；所述两端外螺纹式管接头(5-2)的左端设有第一外螺纹、右端中部设有凸台，两端外螺纹式管接头(5-2)上且位于凸台的右侧设有第二外螺纹；所述内螺纹式管接头(5-1)的左端与气囊接口(4)螺纹连接，内螺纹式管接头(5-1)的右端通过可转动螺母和橡胶垫片与两端外螺纹式管接头(5-2)的左端连接；两端外螺纹式管接头(5-2)的凸台抵在通孔的左侧面，两端外螺纹式管接头(5-2)的右端穿出通孔与球阀(6)左端螺纹连接。
9.本发明的第二个方面提供密闭环境下快速模拟土压力的装置的试验方法，包括以下步骤：
10.s1，将若干土压力盒放置于待测土体上方，通过导线将土压力盒与应变采集仪连接；
11.s2，将橡胶气囊放置在土体上方，将钢板与试验箱顶部开口密封连接；
12.s3，将气囊接口和管道连接件连接在一起；
13.s4，将管道连接件与球阀、流量表、软管和气泵连接在一起；
14.s5，打开球阀与气泵，对橡胶气囊进行充气；
15.s6，观察气压表，当气压超过预设的气压值时，调节球阀开度；
16.s7，观察应变采集仪中土压力盒读数，当土体所受压力为预设土压时，关闭球阀，关闭气泵，实现快速模拟土压的功能。
17.本发明的有益效果是：可以通过操控气泵和球阀来达到不同土压力效果，橡胶气囊可在密闭环境下对土体加压，并且本发明能够快速达到某一个土压力值，当应变采集仪显示的土压力盒数据是我们需要的数值时，立马关闭球阀来停止供气，整个装置经济便捷。此外，通过土压力盒传感器体现土压力相比气压来体现土压力来的更加准确。
附图说明
18.图1是本发明的结构示意图。
19.图2是本发明中管件连接件的装配示意图。
20.附图标记说明：1、试验箱体；2、橡胶气囊；3、密封钢板；4、气囊接口；5、管道连接件；5-1、内螺纹式管接头；5-11、可转动螺母；5-12、橡胶垫片；5-2、两端外螺纹式管接头；5-21、凸台；6、球阀；7、气压表；8、软管；9、气泵；10、土体；11、应变采集仪；12、土压力盒。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.参照附图，本发明第一个实施例提供密闭环境下快速模拟土压力的装置，包括内
部中空、顶部开口的试验箱体，试验箱体内设置有土体10，试验箱体的顶部开口密封配合有钢板3；试验箱体的钢板3与土体10之间设有橡胶气囊2，橡胶气囊2充气后在钢板3与土体10之间发生膨胀，并在钢板3的限制下，对橡胶气囊2下方的土体10施加向下的压力，模拟土体压力。橡胶气囊2内气压大小可由气压表7所监测，当橡胶气囊2气压达到所需值时，可通过控制球阀6来关闭气体流入。
25.所述橡胶气囊2的右端设有气囊接口4，气囊接口4与管道连接件5连接；所述管道连接件5包括内螺纹式管接头5-1和两端外螺纹式管接头5-2，所述内螺纹式管接头5-1的左端设有内螺纹、右端活动套设有可转动螺母5-11；所述两端外螺纹式管接头5-2的左端设有第一外螺纹、右端中部设有凸台5-21，两端外螺纹式管接头5-2上且位于凸台5-21的右侧设有第二外螺纹；所述内螺纹式管接头5-1的左端与气囊接口4螺纹连接，气囊接口4为六分口外螺纹式管接口；内螺纹式管接头5-1的右端通过可转动螺母5-11和橡胶垫片5-12与两端外螺纹式管接头5-2的左端连接，橡胶垫确保了两管接头连接时气密性良好；两端外螺纹式管接头5-2的凸台抵在通孔的左侧面，两端外螺纹式管接头5-2的右端穿出通孔与球阀6左端螺纹连接。内螺纹式管接头5-1和两端外螺纹式管接头5-2通过可转动螺母的使用来避免橡胶气囊的转动防止装置的移位；球阀6的另一端连接气压表11，球阀6和气压表7为一个整体构件，气压表11的另一端通过软管18与气泵9相连；气压表11并不是通过气压多少来显示土压力的大小，而是用于防止气压过大使装置产生破坏；
26.所述土体的上表面设有若干土压力盒12，土压力盒12的信号输出端与导线连接；试验箱体左侧壁的上部设有出线孔，出线孔内设有密封件，密封件内设有细孔；导线穿过密封件内的细孔与与应变采集仪11连接，应变采集仪11实时读取土体10所受压力数据。
27.本发明的第二个实施例提供密闭环境下快速模拟土压力的装置的试验方法，包括以下步骤：
28.s1，将若干土压力盒放置于待测土体上方，通过导线将土压力盒与应变采集仪连接；
29.s2，将橡胶气囊放置在土体上方，将钢板与试验箱顶部开口密封连接；
30.s3，将气囊接口和管道连接件连接在一起：首先将气囊接口与内螺纹式管接头的左端连接，再连接两端外螺纹式管接头的右端与球阀左端，最后连接可转动螺母和两端外螺纹式管接头的左端；
31.s4，将管道连接件与球阀、流量表、软管和气泵连接在一起；
32.s5，打开球阀与气泵，对橡胶气囊进行充气；
33.s6，观察气压表，当气压超过预设的气压值时，调节球阀开度；
34.s7，观察应变采集仪中土压力盒读数，当土体所受压力为预设土压时，关闭球阀，关闭气泵，实现快速模拟土压的功能。
35.本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。