声频振动钻进注浆模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种声频振动钻进注浆模拟实验装置，包括振动台、传动钻杆、支撑台、夹具、单向定量液压装置、浆液储蓄桶、砂土容纳箱和注浆钻具；钻杆与注浆钻具通过变径接头连接，传动钻杆通过夹具固定在振动台台面和支撑台台面上；所述砂土容纳箱内装填有砂土，所述注浆钻具埋在砂土内；单向定量液压装置从浆液储蓄桶内吸入浆液并泵送至注浆钻具。本声频振动钻进注浆模拟实验装置可以在不同工况下采用适宜的振源参数进行振动注浆实验，在可控振源频率、注浆压力基础上，调控钻杆埋深，模拟现场不同的地质条件，采用控制变量法逐步对注浆效果的各影响因素进行分析，确立声频振动钻进注浆的振源参数与砂土的理化性质之间的关系。

Simulation experimental device for sound frequency vibration drilling

The utility model discloses a sonic drilling grouting simulation experiment device, including vibration table, drive rod, a support table, fixture, one-way quantitative hydraulic device, slurry barrel, sand storage box and saving grouting drill; drill pipe and drill grouting connected by a variable diameter joint, drive rod through the clamp is fixed on a shaking table and a support platform. The table; the accommodating box filled with sand sand, the buried in the sand in the hole grouting; quantitative one-way hydraulic device inhalation and pumped to drill grouting slurry from the slurry saving barrel. The sonic drilling grouting simulation experimental device can be used for vibration parameters of vibration grouting experiment in different conditions in the controllable frequency of vibration, the grouting pressure based on the regulation of drill pipe buried depth, geological conditions of different simulation scene, using control variables gradually to grouting effect factors were analyzed to establish the relationship between the physical chemical properties of sonic drilling and sand source parameters of grouting.

【技术实现步骤摘要】
声频振动钻进注浆模拟实验装置
本技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种声频振动钻进注浆模拟实验装置。
技术介绍
作为地下综合管廊、地铁、隧道等建设工程中常见的软弱不良地层——粉细砂土层，因粒径小、结构松散、稳定性差，故其注浆加固防渗处理工作，一直是岩土工程界研究的热点。在现阶段的工程实例中，目前的注浆工艺并不能十分有效地处理粉细砂层的抗渗加固问题。在浆液注入过程中，要求浆液和被注地层互相挤密，交互形成致密的网脉结构，而传统的注浆工艺对软弱地层的挤密作用并不明显，甚至十分微弱。泌水是传统注浆工法施工中的显著现象，在施工现场有时可看到基坑一侧注浆，一侧翻水冒砂的情况。对于粉细砂土层注浆，要产生较好的加固效果，浆液在地层中必须要交互成均匀致密的网脉结构。振动注浆拟通过工程机械的振动冲击作用，引起砂土的孔隙水压急剧升高，有效应力及抗剪强度迅速减小，进而在粉细砂中生成软化区，以便于浆液注入。由于砂土体中软化区的形成，在浆液压力的作用下将迅速发生挤压形变，进而发生压密、劈裂作用，增大浆液的扩散半径，形成致密的网脉结构，达到抗渗加固的目的。过往的室内振动注浆实验，实验方式与实际工况出入较大，不贴合实际情况，只是在理论上验证振动液化现象确实利于软弱地层注浆；同时实验频域较窄，多在15-40Hz之间，远低于砂土固有频率，振动液化效果不突出，难以为实际工程应用推广提供充足的参考借鉴价值。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺点和不足，本技术的目的在于提供一种能够模拟声频振动钻进注浆的实验装置。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，包括振动台、传动钻杆、支撑台、夹具、单向定量液压装置、浆液储蓄桶、砂土容纳箱和注浆钻具；钻杆与注浆钻头通过变径接头连接，传动钻杆通过夹具固定在振动台台面和支撑台台面上；所述砂土容纳箱内装填有砂土，所述注浆钻具埋在砂土内；单向定量液压装置从浆液储蓄桶内吸入浆液并泵送至注浆钻头。优选地，所述振动台的工作频率范围为5-2000Hz。优选地，所述砂土容纳箱前部有一个长方体空腔，砂土容纳箱底部安装固定底座，与地面通过螺栓固定连接，所述砂土容纳箱的后面板可拆卸。优选地，所述注浆钻具侧壁上开有两排沿环向均匀分布的注浆孔。优选地，还包括注浆管道，所述注浆管道连通注浆钻具和单向定量液压装置；在注浆管道上设置有用于监测注浆压力的压力表和用于消减注浆过程中浆液波动的背压阀。优选地，还包括进浆管路，所述进浆管路连通浆液储蓄桶和单向定量液压装置。优选地，还包括排气管，所述排气管与单向定量液压装置的排气口连通，用于在单向定量液压装置启动时排空单向定量液压装置中的气体。优选地，还包括过滤器，所述过滤器设置于进浆管路位于浆液储蓄桶内的一端，用于防止浆液中的固相杂质进入单向定量液压装置。优选地，所述振动台振动过程中，振动台台面和支撑台台面均沿钻杆轴向进行往复振动。优选地，所述传动钻杆的各级钻杆之间通过接头连接。与现有技术相比，本技术实施例至少具有以下优点：本声频振动钻进注浆模拟实验装置工作频率范围可在5-2000Hz范围内自由变换，可实现振源特性及注浆压力的自由调控，能够针对各种粒径级配实验砂土层进行不同条件下的振动注浆实验，地层适应性广。实验装置在可控振源频率、注浆压力基础上，调控钻杆埋深，模拟现场不同的地质条件，采用控制变量法逐步对注浆效果的各影响因素进行分析，确立声频振动钻进注浆的振源参数与砂土的理化性质之间的关系。附图说明图1为本技术声频振动钻进注浆模拟实验装置的俯视结构示意图；图2为本技术声频振动钻进注浆模拟实验装置的侧视结构示意图；图3为本技术声频振动钻进注浆模拟实验装置的注浆钻具的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及其附图对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。如图1和图2所示，图1示出了一种声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，包括振动台1、传动钻杆2、支撑台3、夹具4、单向定量液压装置7、浆液储蓄桶8、砂土容纳箱9和注浆钻具10；钻杆与注浆钻具10通过变径接头21连接，传动钻杆2通过夹具4固定在振动台台面18和支撑台3台面上，所述传动钻杆2的各级钻杆之间通过接头22连接；所述砂土容纳箱9内装填有砂土，所述注浆钻具10埋在砂土内；单向定量液压装置7从浆液储蓄桶8内吸入浆液并泵送至注浆钻具10。所述振动台1作为振源，可以提供不同频率和大小的激振力，并可以控制振动时间，用于模拟不同振源特性对粉细砂注浆加固效果的影响。其工作频率范围可在20-2000Hz范围内自由变换，其振动台1面可以沿传动钻杆2轴向前后滑动，用于传递水平向振动作用，并用于支撑传动钻杆2。所述单向定量液压装置7用于吸入注浆浆液并向注浆钻具10泵入带压浆液，可以调控注浆时的压力，同时可以实现进浆速度及注浆量的调控。所述砂土容纳箱9实验时装载粉细砂，箱体前部有一个长方体空腔11，可以收纳随冒浆流出的砂土，避免污染实验室。砂土容纳箱9底部装有固定底座12，可与地面固定螺栓连接，消除声频振动钻进注浆实验过程中箱体的振动位移。沙土容纳腔9的后面板13可自由拆卸，实现实验过程中砂土的快速换填。如图3所示，所述注浆钻具10底端侧壁开双排环向均匀分布的注浆孔14，可以实现浆液在粉细砂中的充分扩散，达到注浆目的。所述支撑台3台面可前后滑动，传递水平向振动作用，同时用于支撑传动钻杆2，消除重力作用对传动钻杆2水平振动的影响。还包括注浆管道15，所述注浆管道15连通注浆钻具10和单向定量液压装置7；在注浆管道15上设置有用于监测注浆压力的压力表5和用于消减注浆过程中由于虹吸产生的浆液流量及压力的波动浆液波动的背压阀6。还包括进浆管路16，所述进浆管路16是浆液由浆液储蓄桶8进入注浆钻具10的通道。还包括排气管17，所述排气管17用于单向定量液压装置7启动时，排空单向定量液压装置7中的气体。还包括过滤器19，所述过滤器19用于防止浆液中的固相杂质进入单向定量液压装置7。本声频振动钻进注浆模拟实验装置的工作过程：将注浆钻具10置于砂土容纳箱9预定位置，用纱布包裹注浆钻具10出浆孔，然后逐层添加粉细砂并压密。设置振动台1的参数，包括激振力的频率和大小，以及振动时间，用于模拟不同振源特性对粉细砂注浆加固效果的影响。启动振动台1，使其将水平向振动通过传动钻杆2传递到注浆钻具10。启动单向定量液压装置7，调控注浆时的压力和速度，从浆液储蓄桶8中吸入配置好的注浆浆液并向注浆钻具10泵入带压浆液。待注浆浆液凝结后，将上覆粉细砂土小心挖开，获得浆液固结体20，观察固结体形态并测量浆液扩散半径。针对不同粒径级配实验砂土层模拟不同的地质条件下的振动注浆实验，在可控振源参数、注浆压力基础上，调控钻杆埋深，采用控制变量法逐步对注浆效果的各影响因素进行分析，确立声频振动钻进注浆的振源参数与砂土的理化性质之间的关系。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求书的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，包括振动台、传动钻杆、支撑台、夹具、单向定量液压装置、浆液储蓄桶、砂土容纳箱和注浆钻具；钻杆与注浆钻具通过变径接头连接，传动钻杆通过夹具固定在振动台台面和支撑台台面上；所述砂土容纳箱内装填有砂土，所述注浆钻具埋在砂土内；单向定量液压装置从浆液储蓄桶内吸入浆液并泵送至注浆钻具。

【技术特征摘要】
1.一种声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，包括振动台、传动钻杆、支撑台、夹具、单向定量液压装置、浆液储蓄桶、砂土容纳箱和注浆钻具；钻杆与注浆钻具通过变径接头连接，传动钻杆通过夹具固定在振动台台面和支撑台台面上；所述砂土容纳箱内装填有砂土，所述注浆钻具埋在砂土内；单向定量液压装置从浆液储蓄桶内吸入浆液并泵送至注浆钻具。2.根据权利要求1所述的声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，所述振动台的工作频率范围为5-2000Hz。3.根据权利要求1所述的声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，所述砂土容纳箱前部有一个长方体空腔，砂土容纳箱底部安装固定底座，与地面通过螺栓固定连接，所述砂土容纳箱的后面板可拆卸。4.根据权利要求1所述的声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，所述注浆钻具侧壁上开有两排沿环向均匀分布的注浆孔。5.根据权利要求1所述的声频振动钻进注浆模拟实验装置，其特征在于，还包括注浆管道，所述注浆管道连通注浆钻头和...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏柏如，王瑜，黄峰，邓守层，马成伟，罗志华，王志乔，孔令镕，刘宝林，王贵和，贾苍琴，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11