[发明专利]考虑多场耦合作用的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统

说明书

本发明提供了一种考虑多场耦合作用的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统，包括：主体模型箱，所述主体模型箱内设置有活动钢板、活动支架、透水石板、通气孔及传感器预置孔；气热循环系统，所述气热循环系统用于控制气体循环强度及温度；活动式顶盖，所述活动式顶盖设有花洒，连通水箱提供化学溶液；模拟层，所述模拟层设置有生活垃圾和封顶覆盖系统；数据采集系统，所述数据采集系统由各传感器分别收集垃圾及封顶覆盖系统相关数据。本发明简单易行，充分模拟了热‑水‑力‑化‑气‑生多场耦合环境，帮助研究人员了解填埋过程中垃圾堆体中的渗透、力学和变形演变规律以及黏土类封顶覆盖系统的性能演化机理，有效促进工程处置方法及基础理论的发展。

技术领域

本发明涉及地质工程及环境岩土工程技术领域，特别涉及一种考虑多场耦合作用的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统

背景技术

生活垃圾无害化处理主要以焚烧法、堆肥法和填埋法为主，其中填埋法因具有工艺简单、处理量大等优势，目前仍为处理生活垃圾的主要手段。近年来，随着生活垃圾清运量逐年递增，导致众多垃圾填埋场剩余填埋空间不足，进而带来了填埋封场及填埋安全等一系列问题。

填埋场封顶覆盖系统是垃圾堆体与外界环境的一道关键屏障，具有雨污分流、减少渗滤液产生及促使填埋气体收集等重要作用。然而，填埋场封顶覆盖系统常受到填埋场恶劣环境的影响，进而导致覆盖系统破损、冲蚀、沉降、滑坡及坍塌等。这些恶劣环境主要包括：夏季暴晒、大气降雨、垃圾堆体坡度过高、渗滤液腐蚀、微生物降解垃圾后的气体迁移等。因此，垃圾填埋场封顶覆盖系统常在“热-水-力-化-气-生”(即温度-渗流-力学-化学-气体-生物)的多场耦合作用工况下长期运营，封顶覆盖系统材料性能面临巨大的考验。

我国对于垃圾填埋覆盖系统的发展历史较短，相关理论和经验比较欠缺，众多填埋场封顶覆盖系统因破损、坍塌等问题而不能长时间运营。因此，覆盖系统的材料选择及施工设计得到了相应的发展，如申请号为201410456697.3的专利公布了一种生活垃圾填埋场终场覆盖系统，采用垃圾焚烧炉渣替代人工材料并加入堆肥产品及生物炭，提供了一种以废治废的覆盖系统；如申请号为201720026975.0的专利公布一种垃圾填埋场封场覆盖系统，系统中各组分材料通过土工膜固定连接，得到了密封效果好、渗透系数低的覆盖层；申请号为201810660330.1的专利公布了垃圾填埋场封顶层及其制备方法及应用，其将建筑垃圾与天然土壤构成主要材料，具有取材简便、耐久性好等优点。然而，现有的各类封顶覆盖系统的发展过程技术改进思路却无法得到验证，在长期复杂的填埋环境其性能及寿命难以得到有效评估。

发明内容

本发明提供了一种考虑多场耦合作用的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统，其目的提供一种具有热-水-力-化-气-生的多场耦合环境的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统，用于评估封顶覆盖系统的性能及寿命。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种考虑多场耦合作用的垃圾填埋场封场覆盖层模型试验系统，包括：主体模型箱、气热循环系统、水箱、模拟层、数据收集系统和溶液收集系统。

所述主体模型箱的顶部安装有活动式顶盖，所述活动式顶盖的顶部开设有溶液补给孔，所述溶液补给孔与所述水箱连通，所述活动式顶盖底部设置有花洒，所述花洒与所述溶液补给孔连通；所述主体模型箱的两侧均开设有通气孔，所述通气孔用于连通所述气热循环系统；所述主体模型箱的一侧开设有传感器预置孔，所述主体模型箱内设置有多个传感器，所述传感器通过所述传感器预置孔电连接所述数据收集系统；所述主体模型箱内部设置有一活动钢板，所述活动钢板的中部嵌设有透水石板，所述活动钢板的一端通过铰接工件铰接在所述主体模型箱的一侧底部，所述活动钢板的另一端通过活动支架活动地架设在所述主体模型箱的另一侧；所述主体模型箱底部均匀嵌设有多块透水石板，所述透水石板的底部连通所述溶液收集系统；所述模拟层设置在所述主体模型箱内，所述模拟层包括生活垃圾和封顶覆盖系统，所述生活垃圾设置在所述活动钢板上方，所述封顶覆盖系统设置在所述生活垃圾的上方。