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专利号: 2021112827941
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱,其特征在于:包括试验箱、注水系统、加压系统和监测系统;

所述试验箱包括内部中空、顶部开口的箱体,箱体的顶部开口设有顶盖(1‑1),顶盖(1‑

1)与箱体通过模型箱螺栓(1‑2)连接且密封配合;箱体的左侧壁中上部开有注水孔(1‑5)和出线孔(1‑6),出线孔(1‑6)位于注水孔(1‑5)的下方;箱体底面中心开有出水孔(1‑7),出水孔(1‑7)连接有出水管,出水管上设有出口流量计(1‑8);所述箱体内填装有试验土体(5),试验土体(5)的上方设有注水系统,注水系统与外部水源相连,对试验土体供水以得到饱和试验土体;

所述注水系统包括注水管网(2‑2),注水管网(2‑2)水平铺设在试验土体上表面,注水管网(2‑2)为S形盘管状结构;注水管网(2‑2)的管壁上布设有多个通孔,注水管网(2‑2)的外侧管壁包覆有防止土体进入注水管网(2‑2)内部的土工布;注水管网(2‑2)的进水端与注水管(2‑3)连接,注水管(2‑3)穿过箱体左侧壁上的注水孔(1‑5)与外部水源相连,注水管(2‑3)上沿注水方向依次设有注水阀门(2‑1)和进口流量计(2‑4);注水管网(2‑2)的上方设有加压系统(3),以模拟不同埋深填埋垃圾产生的土压力;

所述加压系统包括钢板(3‑1)和配重砝码(3‑2),钢板(3‑1)水平设置在注水管网(2‑2)的上表面,钢板(3‑1)的尺寸略小于箱体的内部尺寸,钢板(3‑1)的上表面放置有配重砝码(3‑2);

所述监测系统包括应变式土压力盒(4‑2)、应变式孔隙水压力传感器(4‑1)和多通道数据采集仪;所述箱体的左侧内壁沿试验土体的深度方向间隔设有若干测压孔座,测压孔座位于出线孔(1‑6)的下方;测压孔座左端固定在箱体的左侧内壁上,测压孔座的右端开有测压孔,测压孔内安装有应变式孔隙水压力传感器(4‑1);

所述应变式土压力盒(4‑2)设置在试验土体的上表面,并沿钢板(3‑1)的长度方向间隔设置在注水管网(2‑2)S形盘管状结构的间隙中;应变式土压力盒(4‑2)的顶面高于注水管网(2‑2)的顶面,应变式土压力盒(4‑2)上下表面分别与钢板(3‑1)和试验土体(5)接触;

所述箱体左侧壁上的出线孔(1‑6)内设有密封件,密封件上设有细孔;应变式土压力盒(4‑2)、应变式孔隙水压力传感器(4‑1)的信号输出端分别连接有信号传输线,信号传输线穿过密封件上的细孔与多通道数据采集仪的信号输入端相连,多通道数据采集仪获取试验土体(5)的孔隙水压力和土压力。

2.如权利要求1所述的模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱,其特征在于:

所述箱体由四周侧板(1‑3)和底板(1‑4)组成,箱体与顶盖(1‑1)之间设有橡胶垫(1‑9)。

3.如权利要求1所述的模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱,其特征在于:

所述箱体和顶盖(1‑1)均采用有机玻璃制成。

4.采用权利要求1‑3任意一项所述的模拟不同土压情况下衬垫渗流能力变化的模型箱的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,在模型箱内分层填筑试验土体,并逐层夯实;在试验土体的填筑过程中放入应变式孔隙水压力传感器(4‑1),将应变式孔隙水压力传感器(4‑1)布置在测压孔内,应变式孔隙水压力传感器(4‑1)的信号传输线从出线孔(1‑6)的密封件中穿出与多通道数据采集仪连接;当试验土体填筑至出线孔(1‑6)下方时,提前将应变式土压力盒(4‑2)的信号传输线从出线孔(1‑6)的密封件中穿出与多通道数据采集仪连接;当试验土体填筑至注水孔(1‑

5)下方时,在试验土体上表面铺设注水管网(2‑2),同时将应变式土压力盒(4‑2)布置在试验土体表面;

步骤2,静置24小时,记录应变式孔隙水压力传感器(4‑1)和应变式土压力盒(4‑2)的初始读数;应变式孔隙水压力传感器(4‑1)和应变式土压力盒(4‑2)的初始读数记录好后,打开注水阀门(2‑1),通过注水管网(2‑2)往试验土体内注水;观测出口流量计(1‑8)和进口流量计(2‑4),当出口流量计(1‑8)和进口流量计(2‑4)的流量相等时,停止注水将试验土体静置48小时进行土体饱和;

步骤3,待试验土体饱和后,在应变式土压力盒(4‑2)的上方铺设钢板(3‑1),在钢板(3‑

1)上放置配重砝码(3‑2),通过配重砝码(3‑2)的位置和质量模拟不同的土压情况;盖上顶盖(1‑1),并用试验箱螺栓(1‑2)将顶盖(1‑1)与箱体紧密连接;

步骤4,打开注水阀门(2‑1),通过注水管网(2‑2)往试验土体内注水;记录出口流量计(1‑8)和进口流量计(2‑4)的进出水流量,当出口流量计(1‑8)和进口流量计(2‑4)的读数相等且稳定后,记录此时应变式孔隙水压力传感器(4‑1)和应变式土压力盒(4‑2)的读数,并将其与步骤2中变式孔隙水压力传感器(4‑1)和应变式土压力盒(4‑2)的初始读数进行对比,以获得当前土压情况下试验土体的渗流能力变化;

步骤5,关闭注水阀门(2‑1)结束注水,打开顶盖(1‑1),更换新的试验土体,重复步骤1‑

4,并改变步骤3中配重砝码的质量和位置,从而得到不同土压情况下的试验土体的渗流能力变化。