[发明专利]基于液气耦合作用的填埋场土坡失稳离心模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土工程离心模型试验装置，尤其是涉及一种基于液气耦合作用的填埋场土坡失稳离心模型试验装置。

背景技术

城市固体废弃物不易焚烧，焚烧处理成本高，其它如堆肥法、热处理法等在技术和成本上都还不成熟。对垃圾进行填埋处理是常用的垃圾处理手段，在我国约有80％的城市生活垃圾都是填埋处理。

以往对填埋场设计、施工、填埋、封闭等方面的考量主要集中于对地下水和大气环境的污染和影响，较少关注失稳破坏所造成的损失和灾难性的后果。随着全球各地相继发生填埋场稳定性破坏，造成了人员伤亡和大量的财产损失。这些事故的发生引起了广泛关注，对于垃圾填埋场稳定性的研究迫在眉睫。

在我国城市生活垃圾主要采用卫生填埋法进行处理，由于垃圾土体成分复杂加上长时间堆载，雨水渗入和有机物生化降解反应产生大量气体和渗滤液，导致大型垃圾填埋场内垃圾土体失稳机理十分复杂。近些年国内外学者对垃圾土体的力学特性研究有了长足的发展，对于稳定性研究多采用数值模拟的方法或基于经典土力学理论中的解析方法，缺乏试验的验证。土工离心机技术是一种运用离心机产生离心加速度的设备，这样就可以缩小尺寸直观地再现垃圾土体的工作状态，进而获得相关的数据。要基于液气耦合作用下垃圾土体的失稳状态必须能够控制水分和气压，目前国内外还没有研制出能同时控制水和气压的垃圾土坡稳定的离心模型装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考基于液气耦合作用的填埋场土坡失稳离心模型试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于液气耦合作用的填埋场土坡失稳离心模型试验装置，其特征在于，包括带有吊篮的离心机和置于吊篮内的模型箱，所述的模型箱内通过T型隔板分隔为三个容腔，所述的三个容腔内分别设置有透明的密封箱、为密封箱内喷水的喷水组件以及为密封箱内充气的气压控制组件，所述的密封箱设有可开关的上盖，该上盖上设有分别与喷水组件和气压控制组件连通的接头，密封箱内设有试验用的填埋场土坡、气压表及TDR饱和度测试仪，所述的气压表用于测量密封箱内的气压，所述的TDR饱和度测试仪用于测量土坡内部含水的饱和度。

所述的喷水组件包括水箱、潜水泵、第一球阀、管路及喷头，所述的潜水泵置于水箱内，所述的喷头与管路连接后置于密封箱内，所述的管路通过密封箱上盖的接头依次与第一球阀和潜水泵连接。

所述的管路为网管式管路，该网管式管路由一根主干管和多根并联的分支管连接而成，所述的第一球阀置于主干管内，所述的每根分支管上串联有多个喷头。

所述的喷头为雾化喷头。

所述的气压控制组件包括空气压缩机、气体减压阀、第二球阀及输气管道，所述的空气压缩机通过输气管道与密封箱上盖的接头连通，所述的气体减压阀和第二球阀依次设置在输气管道内。

所述的密封箱采用玻璃材料制成。

所述的离心机设有电源控制柜，该电源控制柜分别与潜水泵和空气压缩机连接，实现控制潜水泵和空气压缩机的开关。

所述的模型箱一侧设有可视窗，该可视窗外设有用于记录坡土土体变化过程的监视组件。

所述的监视组件包括照明灯和摄像机。

所述的TDR饱和度测试仪设有多个，分布埋设在土坡内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、气压控制组件通过输入可控的气体给密封箱，实现控制密封箱内气压，使得本发明可根据实际情况选取气压值设置试验方案，以便更好地模拟垃圾土体在不同时期不同气压下的失稳状态；

2、喷水组件采用管网式设计和分布的多个雾化喷头，能有效保证喷水的均匀性，通过电源控制柜控制潜水泵开启和关闭，进而控制喷水量，使得本发明可根据需要控制试验边坡土体的饱和度；

3、气压表和TDR饱和度测试仪可测量密封箱内气压和饱和度数据，从而实时监测试验过程中土体的状态；

4、本发明中各个部分都加以固定从而能够承受高重力场作用，空气压缩机和潜水泵均采用电力驱动，且与离心机的电源控制柜连接，使用方便；

5、模型箱前侧为有机玻璃，密封箱也采用透明材质，通过监测组件可以很清晰的观察土体的变化，可视化程度高，通过监视组件采集图像信息可以完整地记录实验过程中土体发生的变化。

附图说明

图1为本发明的俯视示意图；

图2为图1中A-A前视图；

图3为图1中B-B前视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。