一種土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種用于水利平原水庫、市政垃圾填埋場(chǎng)等領(lǐng)域鋪膜防滲工程中測(cè)量氣脹變形力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)設(shè)備，其特點(diǎn)是能夠進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，能夠測(cè)量容器內(nèi)氣壓壓力和土工膜脹破壓力，并能測(cè)量土工膜氣脹變形的冠頂高度，得出土工膜氣脹變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決我國北方部分平原地區(qū)無調(diào)蓄水庫的問題，需要興建大量的平原水庫調(diào)蓄工程。在平原水庫建設(shè)中，水庫防滲是關(guān)鍵技術(shù)問題。在平原水庫防滲設(shè)計(jì)中，對(duì)于地質(zhì)條件較差、缺乏理想不透水層的平原水庫需要考慮庫盤防滲方案，即水庫底部整體進(jìn)行水平防滲。在庫盤防滲中，考慮經(jīng)濟(jì)因素，首選土工膜水平防滲方案。在水庫蓄水初期，由于庫水滲漏、庫區(qū)地下水位上升等多種原因，往往容易使膜下非飽和土中氣體聚集、上升，并在土工膜下形成有壓氣體，產(chǎn)生土工膜氣脹現(xiàn)象，甚至氣脹破壞，土工膜一旦破壞，就會(huì)加劇庫水滲漏，造成庫水損失，并影響水庫的正常運(yùn)營。
[0003]在市政垃圾填埋場(chǎng)等領(lǐng)域鋪膜土工膜水平防滲工程中，也存在類似的氣脹問題。
[0004]因此進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，確定土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內(nèi)氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種新型試驗(yàn)設(shè)備，這種試驗(yàn)設(shè)備能夠進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，測(cè)量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內(nèi)氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置由氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)三部分構(gòu)成。氣脹裝置分為膜下容器和膜上約束法蘭兩部分。其特征是:土工膜樣品置于膜下容器和膜上約束法蘭之間，通過法蘭對(duì)土工膜樣品施加環(huán)向約束。加壓系統(tǒng)由氣壓泵供給有壓氣源，并可進(jìn)行調(diào)節(jié)。測(cè)控系統(tǒng)主要是進(jìn)行膜下容器內(nèi)的氣壓值和土工膜氣脹變形冠頂高度值的測(cè)量。
[0007]所述的氣脹裝置包括膜下容器和膜上約束法蘭。膜下容器一般為圓柱體，由不銹鋼或有機(jī)玻璃組成，其抗拉能力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土工膜的抗拉強(qiáng)度。膜下容器圓柱體的側(cè)壁下端設(shè)有兩個(gè)孔，分別用于連接加壓系統(tǒng)和容器內(nèi)氣壓測(cè)量?jī)x表。容器圓柱體底部為一不帶孔洞的實(shí)底板，容器圓柱體頂部為一帶有多個(gè)圓孔、兼做膜下約束法蘭的頂板，并且是土工膜鼓脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)的基礎(chǔ)平臺(tái)。一般將土工膜平鋪在膜下容器頂板之上，并在土工膜上端安設(shè)膜上約束法蘭，通過螺栓將膜上約束法蘭和膜下約束法蘭固定，同時(shí)壓緊土工膜，形成環(huán)向約束作用。同時(shí)，膜上約束法蘭和膜下約束法蘭上各有一個(gè)環(huán)形卡槽，在卡槽中間部位放一個(gè)封閉橡膠圈，在土工膜被壓緊時(shí)，可在膜下容器內(nèi)形成閉氣系統(tǒng)。
[0008]土工膜材料為氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)所需要檢測(cè)的試驗(yàn)樣品，位于膜下約束法蘭和膜上約束法蘭之間，由螺栓固定，通過卡槽內(nèi)的密封橡皮圈進(jìn)行密封，并在膜下容器形成氣密封條件。
[0009]所述的加壓系統(tǒng)主要由氣泵組成，通過膜下容器側(cè)壁孔接口，利用氣泵施加氣壓，加壓方式采用連續(xù)加壓，保證試驗(yàn)過程中氣源的充分供給。
[0010]所述的測(cè)控系統(tǒng)由壓力計(jì)、冠頂高度測(cè)量裝置組成。其中壓力計(jì)用于測(cè)量膜下容器內(nèi)氣壓值，冠頂高度測(cè)量裝置用于測(cè)量土工膜氣脹變形時(shí)的冠頂高度。冠頂高度測(cè)量裝置由測(cè)量框架和測(cè)量指針組成，測(cè)量框架固定在膜上約束法蘭上；測(cè)量指針帶有刻度，一端垂直位于土工膜中心，一端設(shè)在測(cè)量框架的軌道上，使測(cè)量指針能夠隨土工膜的鼓起上下自由移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量冠頂鼓脹的高度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是發(fā)明一種土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置，該裝置能夠進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量，測(cè)量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內(nèi)氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置剖面圖；
圖2是土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置中氣脹裝置A-A橫剖面圖；
圖3是土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置中氣脹裝置膜下容器接口處B-B橫剖面圖；
圖4是土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置中膜上約束法蘭及冠頂高度測(cè)量裝置立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖1中，第一步:先做膜下容器中的圓柱體(1)，然后加工圓形底板和膜下約束法蘭頂板(4);膜下約束法蘭頂板(4)為圓形頂板與法蘭的組合體，膜下約束法蘭頂板(4)預(yù)留安裝螺栓圓孔和用于密封的一圈卡槽，膜下約束法蘭頂板(4)內(nèi)分帶有一定數(shù)量的圓柱形孔，作為對(duì)土工膜施加氣壓的通氣孔；將圓形底板、膜下約束法蘭頂板與圓柱體(I)連接在一起，形成膜下容器。第二步:在膜下容器圓柱體下部鉆出兩個(gè)圓形小孔(2)和(3)，分別用于連接加壓系統(tǒng)和用于測(cè)量容器內(nèi)氣壓的壓力計(jì)。第三步:做膜上約束法蘭(5)，膜上約束法蘭為環(huán)狀，內(nèi)徑同膜下容器圓柱體的內(nèi)徑，外徑同膜下約束法蘭頂板(4)的外徑；同時(shí)，膜上約束法蘭上預(yù)留安裝螺栓圓孔和用于密封的一圈卡槽，其螺栓圓孔數(shù)量、孔徑大小同膜下約束法蘭頂板。第四步:加土工膜冠頂高程測(cè)量框架(6)和膜冠頂高程測(cè)量頂針
(7)，并固定在膜上約束法蘭上。第五步:分別將加壓系統(tǒng)氣管、測(cè)量氣壓壓力計(jì)接入相應(yīng)接口(2)和(3)。第六步:將密封橡皮圈置入膜下約束法蘭頂板(4)，將土工膜(8)平鋪在膜下約束法蘭頂板(4)之上，將膜上約束法蘭(5)放在土工膜(8)上，用螺栓連接膜下約束法蘭頂板(4)和膜上約束法蘭(5)，將膜下容器、土工膜(8)和膜上約束法蘭(5)連接成一體，即可進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置體積小、占地少，方便快捷，便于搬運(yùn)，可適用于多種試驗(yàn)場(chǎng)地，實(shí)用性較強(qiáng)；其特征是，包括氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)三部分；所述的氣脹裝置，包括膜下容器和膜上約束法蘭，是土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)的基礎(chǔ)平臺(tái)，一般將土工膜樣品置于膜下容器和膜上約束法蘭之間，通過法蘭對(duì)土工膜樣品施加環(huán)向約束，并形成閉氣系統(tǒng)；所述的加壓系統(tǒng)，通過膜下容器側(cè)壁加氣接口，利用氣泵施加氣壓；所述的測(cè)控系統(tǒng)，在膜上約束法蘭上安裝一套土工膜氣脹變形冠頂高度測(cè)量裝置，用于測(cè)量土工膜鼓脹變形冠頂高度，以及在膜下容器氣壓測(cè)量接口安裝有氣壓計(jì)，用于測(cè)量膜下容器內(nèi)的氣壓值。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置，其特征是材質(zhì)為不銹鋼或有機(jī)玻璃材料，其容器的抗拉能力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土工膜的抗拉強(qiáng)度。3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置，其特征是將土工膜平鋪于膜下容器頂板(帶有通氣孔)之上，通過膜下容器約束法蘭和膜上約束法蘭將土工膜固定，通過膜下容器約束法蘭和膜上約束法蘭上環(huán)形卡槽內(nèi)密封橡皮圈進(jìn)行密封，并在膜下容器、土工膜之間形成氣密封系統(tǒng)O4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置，其特征是安裝一套土工膜氣脹變形冠頂高度值測(cè)量裝置，裝置由測(cè)量框架和測(cè)量指針組成；測(cè)量框架固定在膜上約束法蘭上；測(cè)量指針帶有刻度，一端垂直位于土工膜中心，而一端安裝在測(cè)量框架的軌道上，使測(cè)量指針能夠隨土工膜的鼓起上下自由移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量土工膜冠頂鼓脹的高度。
【專利摘要】一種可用于水利平原水庫、市政垃圾填埋場(chǎng)等領(lǐng)域鋪膜防滲工程中測(cè)量土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)設(shè)備，其特點(diǎn)是能夠進(jìn)行土工膜氣脹變形力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，測(cè)量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內(nèi)氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。該土工膜氣脹變形力學(xué)試驗(yàn)裝置由氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)三部分構(gòu)成。氣脹裝置分為膜下容器和膜上約束法蘭兩部分，其特征是土工膜樣品置于膜下容器和膜上約束法蘭之間，通過法蘭對(duì)土工膜樣品施加環(huán)向約束。加壓系統(tǒng)由氣壓泵供給有壓氣源，并可進(jìn)行調(diào)節(jié)。測(cè)控系統(tǒng)主要是進(jìn)行膜下容器內(nèi)的氣壓值和土工膜氣脹變形冠頂高度值的測(cè)量。
【IPC分類】G01N3/12, G01N3/02
【公開號(hào)】CN105628502
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410615087
【發(fā)明人】李旺林, 劉占磊, 孟祥濤, 徐芳
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月5日