一種土工膜氣脹變形力學試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種用于水利平原水庫、市政垃圾填埋場等領域鋪膜防滲工程中測量氣脹變形力學性質的試驗設備，其特點是能夠進行土工膜氣脹變形力學性質試驗，能夠測量容器內氣壓壓力和土工膜脹破壓力，并能測量土工膜氣脹變形的冠頂高度，得出土工膜氣脹變形應力應變關系曲線。
【背景技術】
[0002]為解決我國北方部分平原地區(qū)無調蓄水庫的問題，需要興建大量的平原水庫調蓄工程。在平原水庫建設中，水庫防滲是關鍵技術問題。在平原水庫防滲設計中，對于地質條件較差、缺乏理想不透水層的平原水庫需要考慮庫盤防滲方案，即水庫底部整體進行水平防滲。在庫盤防滲中，考慮經(jīng)濟因素，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，就會加劇庫水滲漏，造成庫水損失，并影響水庫的正常運營。
[0003]在市政垃圾填埋場等領域鋪膜土工膜水平防滲工程中，也存在類似的氣脹問題。
[0004]因此進行土工膜氣脹變形力學性質試驗，確定土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應力應變關系具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種新型試驗設備，這種試驗設備能夠進行土工膜氣脹變形力學性質試驗，測量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形時的應力應變關系曲線。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:該土工膜氣脹變形力學試驗裝置由氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測控系統(tǒng)三部分構成。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，并可進行調節(jié)。測控系統(tǒng)主要是進行膜下容器內的氣壓值和土工膜氣脹變形冠頂高度值的測量。
[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，由不銹鋼或有機玻璃組成，其抗拉能力應遠遠大于土工膜的抗拉強度。膜下容器圓柱體的側壁下端設有兩個孔，分別用于連接加壓系統(tǒng)和容器內氣壓測量儀表。容器圓柱體底部為一不帶孔洞的實底板，容器圓柱體頂部為一帶有多個圓孔、兼做膜下約束法蘭的頂板，并且是土工膜鼓脹變形力學性質試驗的基礎平臺。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，同時壓緊土工膜，形成環(huán)向約束作用。同時，膜上約束法蘭和膜下約束法蘭上各有一個環(huán)形卡槽，在卡槽中間部位放一個封閉橡膠圈，在土工膜被壓緊時，可在膜下容器內形成閉氣系統(tǒng)。
[0008]土工膜材料為氣脹變形力學性質試驗所需要檢測的試驗樣品，位于膜下約束法蘭和膜上約束法蘭之間，由螺栓固定，通過卡槽內的密封橡皮圈進行密封，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，保證試驗過程中氣源的充分供給。
[0010]所述的測控系統(tǒng)由壓力計、冠頂高度測量裝置組成。其中壓力計用于測量膜下容器內氣壓值，冠頂高度測量裝置用于測量土工膜氣脹變形時的冠頂高度。冠頂高度測量裝置由測量框架和測量指針組成，測量框架固定在膜上約束法蘭上；測量指針帶有刻度，一端垂直位于土工膜中心，一端設在測量框架的軌道上，使測量指針能夠隨土工膜的鼓起上下自由移動，從而實現(xiàn)測量冠頂鼓脹的高度。
[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試驗裝置，該裝置能夠進行土工膜氣脹變形力學性質的測量，測量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應力應變關系曲線。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明專利進一步說明。
[0013]圖1是土工膜氣脹變形力學試驗裝置剖面圖；
圖2是土工膜氣脹變形力學試驗裝置中氣脹裝置A-A橫剖面圖；
圖3是土工膜氣脹變形力學試驗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試驗裝置中膜上約束法蘭及冠頂高度測量裝置立體圖。
【具體實施方式】
[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)內分帶有一定數(shù)量的圓柱形孔，作為對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圓形小孔(2)和(3)，分別用于連接加壓系統(tǒng)和用于測量容器內氣壓的壓力計。第三步:做膜上約束法蘭(5)，膜上約束法蘭為環(huán)狀，內徑同膜下容器圓柱體的內徑，外徑同膜下約束法蘭頂板(4)的外徑；同時，膜上約束法蘭上預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量框架(6)和膜冠頂高程測量頂針
(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、測量氣壓壓力計接入相應接口(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，即可進行土工膜氣脹變形力學性質試驗。
【主權項】
1.一種土工膜氣脹變形力學試驗裝置，所述的試驗裝置體積小、占地少，方便快捷，便于搬運，可適用于多種試驗場地，實用性較強；其特征是，包括氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測控系統(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性質試驗的基礎平臺，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)，通過膜下容器側壁加氣接口，利用氣泵施加氣壓；所述的測控系統(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量裝置，用于測量土工膜鼓脹變形冠頂高度，以及在膜下容器氣壓測量接口安裝有氣壓計，用于測量膜下容器內的氣壓值。2.根據(jù)權利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學試驗裝置，其特征是材質為不銹鋼或有機玻璃材料，其容器的抗拉能力應遠遠大于土工膜的抗拉強度。3.根據(jù)權利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學試驗裝置，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)形卡槽內密封橡皮圈進行密封，并在膜下容器、土工膜之間形成氣密封系統(tǒng)O4.根據(jù)權利要求書I所述的土工膜氣脹變形力學試驗裝置，其特征是安裝一套土工膜氣脹變形冠頂高度值測量裝置，裝置由測量框架和測量指針組成；測量框架固定在膜上約束法蘭上；測量指針帶有刻度，一端垂直位于土工膜中心，而一端安裝在測量框架的軌道上，使測量指針能夠隨土工膜的鼓起上下自由移動，從而實現(xiàn)測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、市政垃圾填埋場等領域鋪膜防滲工程中測量土工膜氣脹變形力學性質的試驗設備，其特點是能夠進行土工膜氣脹變形力學性質試驗，測量土工膜氣脹變形的冠頂高度、容器內氣壓壓力和土工膜脹破壓力，得出土工膜氣脹變形應力應變關系曲線。該土工膜氣脹變形力學試驗裝置由氣脹裝置、加壓系統(tǒng)、測控系統(tǒng)三部分構成。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，并可進行調節(jié)。測控系統(tǒng)主要是進行膜下容器內的氣壓值和土工膜氣脹變形冠頂高度值的測量。
【IPC分類】G01N3/12, G01N3/02
【公開號】CN105628502
【申請?zhí)枴緾N201410615087
【發(fā)明人】李旺林, 劉占磊, 孟祥濤, 徐芳
【申請人】濟南大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月5日