[發明專利]一種垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬系統

有效

• 申請號: 201310558945.0
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103604907A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 萬勇;薛強;趙立業;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發明涉及一種垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬系統，屬環境巖土工程領域。

背景技術

垃圾衛生填埋場防滲系統生態安全問題是國家環境保護“十二五”規劃優先發展的領域！尤其是填埋場封場覆蓋系統的失效控制問題是當前環境保護工程領域亟待需要解決的重大工程難題之一。我國《生活垃圾衛生填埋技術規范》（CJJ17-2004）推薦采用壓實粘土或土工合成材料做成作為封場覆蓋系統，即要求防滲黏土層的滲透系數必須小于1×10^-7cm/s。然而，我國現有垃圾填埋場絕大多數為簡易垃圾填埋場，填埋場運行過程中，垃圾填埋時沒有進行分層壓實，且由于受不均勻沉陷、雨水侵蝕、干濕凍融循環等因素影響導致垃圾填埋場封場覆蓋系統的破壞和功能失效問題更為突出。垃圾填埋場封場覆蓋系統開裂問題日趨嚴峻，其覆蓋系統開裂將成為雨水下滲的直接通道，增加垃圾滲濾液泄漏，污染周圍水土環境，造成嚴重的環境地質災害，已經引起了國際環境巖土工程界的高度關注。

?填埋場封場覆蓋系統作為填埋場最前沿屏障，因其直接與大氣接觸，受大氣干濕循環作用明顯，在大氣干濕循環作用下易于開裂。在長期降雨時期，土的飽和度增加，而在長期干燥時期，土的含水率減少，同時土中吸力增加。如果土中吸力達到某個極限值，將出現干縮裂縫，粘土阻隔層的密封功能將受到損害。植被根系作為一種特殊的筋材對粘土開裂抑制和強度的提高效果明顯且易于工程實現，作為一種綠色屏障已被廣泛應用于開挖堆積邊坡的保護及粘土開裂破壞防治中。我國填埋場規范亦要求設置植被層對覆蓋系統進行保護。但由于植被根系與粘土層的相互作用機理尚不明確，植物根系對具有特性防滲任務的粘土覆蓋層土壤性質影響利弊關系無法定量判斷，因此在填埋場領域植被的類型及根土覆蓋層的厚度受到了嚴格控制，植被所發揮非功效也僅限于環境與景觀改善方面。填埋場封頂覆蓋系統根土相互作用理論研究的滯后性，嚴重制約了填埋場封場覆蓋系統植被防護的應用發展。近年來，填埋場封場后公園式生態建設已成為填埋場場地可持續發展關注的焦點，大量長根型植物，如喬木，灌木等，逐漸被應用于填埋場封場后的生態建設當中，植被根系影響范圍的擴大進一步加劇了開展植被根系對填埋場覆蓋系統在干濕循環作用下開裂特性影響規律研究的迫切性。

因此，研發一套垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬系統，實現對不同氣候條件下，垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化的相似模擬與防滲失效過程的動態監測，為垃圾填埋場封場覆蓋系統的設計提供實驗參數。

發明內容

?針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬系統，該系統可實現不同氣候條件下，垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬。

一種垃圾填埋場封場覆蓋系統環境演化與防滲失效相似模擬系統，所述模擬系統由人工氣候系統、覆蓋系統失效試驗平臺、數字成像系統、應力-溫度-水分監測系統、水流泥沙監測系統、環境參數控制與采集分析系統組成，覆蓋系統失效試驗平臺、數字成像系統、應力-溫度-水分監測系統分別設置在人工氣候系統內膽內，覆蓋系統失效試驗平臺由矩形模型體承載槽、雨水收集槽、加熱板、工字型支架、液壓伸縮桿、旋轉軸、電子稱、防水隔熱罩構成，電子稱位于人工氣候系統內膽底部的承載平臺上，防水隔熱罩罩在電子稱上，工字型支架位于防水隔熱罩上方，工字型支架四肢穿透防水隔熱罩置于電子稱，矩形模型體承載槽位于工字型支架上方，旋轉軸固定在工字型支架一端的兩腿之間，矩形模型體承載槽一端與旋轉軸鉸接，?液壓伸縮桿活塞端頭固定在矩形模型體承載槽底部，液壓伸縮桿的底座固定在工字型支架中部的橫梁上，加熱板位于矩形模型體承載槽底部內，雨水收集槽設置在加熱板上方，雨水收集槽通過第一管道與水流泥沙監測系統連通，水流泥沙監測系統設置在人工氣候系統的外部，徑流泥沙收集槽固定安裝在矩形模型體承載槽外側壁上，且位于矩形模型體承載槽的上端，徑流泥沙收集槽與矩形模型體承載槽連接處開有收集口，徑流泥沙收集槽通過第二管道與水流泥沙監測系統連通，數字成像系統由人工氣候系統中的垂直攝像頭與固定在矩形模型體承載槽側壁上的水平攝像頭組成，垂直攝像頭位于矩形模型體承載槽正上方，水平攝像頭位于矩形模型體承載槽一側面中央，應力-溫度-水分監測系統包括兩組以上應力-水分-溫度傳感器組，應力-水分-溫度-基質吸力傳感器組位于矩形模型體承載槽內。

與水平攝像頭正對的矩形模型體承載槽壁面采用玻璃材料。