模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置及操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置及操作方法，内侧泥浆筒固定安装在底部承台的中间位置，所述外侧半圆筒固定在底部承台上，并设置在内侧泥浆筒的外围使得两者同心布置；所述底部承台上，并位于外侧半圆筒的外侧对称设置有轴柱；所述底部承台上固定有搅拌机支架，所述搅拌机支架的顶部固定安装有搅拌机，所述轴柱的顶部固定有反力架，所述反力架的底部中心部位固定有液压千斤顶，所述液压千斤顶的活塞杆底端安装有压力板；在泥浆泥浆护壁位置插入应变片。本装置的可视化处理结合两类摄像装置，能更清楚得观测到珊瑚砂受到压力时的变化，得出泥浆在珊瑚砂中的渗透速率、渗透轨迹及度量它的均匀性，得到影响范围。

【技术实现步骤摘要】
模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置及操作方法
本专利技术涉及泥浆护壁领域，更具体地说，特别是一种模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置及操作方法。
技术介绍
钻孔灌注桩作为建筑和路桥工程中应用量较为普遍的一种人工地基，按其护壁形式的不同可分为泥浆护壁和全套管施工两种。其中，泥浆护壁是在施工中十分常见的一种施工方式，泥浆护壁冲孔灌注桩因工艺简便、桩身强度大、可适应不同复杂地质条件，被广泛应用于各类建筑中。泥浆护壁就是在充满水和膨润土以及CMC等其他外加剂的混合液的情况下，对于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩钻孔等工程，由于泥浆对槽壁产生的静压力而在槽壁上形成的泥皮，可以有效地防止槽、孔壁坍塌。因此，配制高强度的泥浆能更好的保护桩孔，从而保护桩基。现阶段保护桩孔的常用施工工法：钢护筒+清水反循环以及钢护筒+泥浆护壁两种常用工法，但这些方法均是以钢护筒为主，其它方法为辅来实施，不能有效针对各种地基，从而造成材料的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置及操作方法，本装置可通过模拟海水条件下、地震振动或周边施工振动条件下及不同深度不同地基等多种工况来进行泥浆护壁，分别获得高强度的泥浆配比，运用到实际现场使泥浆护壁效果在各种工况下达到效果最佳，保护桩孔；本装置的可视化处理结合两类摄像装置，能更清楚得观测到珊瑚砂受到压力时的变化，得出泥浆在珊瑚砂中的渗透速率、渗透轨迹及度量它的均匀性，得到影响范围。装置操作简单，配置灵活，为室内试验，可进行多种试验来更准确模拟现场施工，从而得出最高强度泥浆配合比，保护桩孔。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，它包括底部承台、内侧泥浆筒和外侧半圆筒，所述内侧泥浆筒固定安装在底部承台的中间位置，所述外侧半圆筒固定在底部承台上，并设置在内侧泥浆筒的外围使得两者同心布置；所述底部承台上，并位于外侧半圆筒的外侧对称设置有轴柱；所述底部承台上固定有搅拌机支架，所述搅拌机支架的顶部固定安装有搅拌机，所述轴柱的顶部固定有反力架，所述反力架的底部中心部位固定有液压千斤顶，所述液压千斤顶的活塞杆底端安装有压力板；在泥浆泥浆护壁位置插入应变片。所述底部承台采用钢板材料裁剪而成，所述内侧泥浆筒与底部承台之间通过粘钢板胶进行固定。所述外侧半圆筒由弧形板拼接而成，且其纵向能够伸缩拉长；所述内侧泥浆筒由弧形板拼接而成；所述弧形板采用钢板或者钢化玻璃板材料制成，所述内侧泥浆筒的弧板能够单独抽走。所述搅拌机支架的底部采用转动结构，且搅拌机的轴杆采用伸缩结构，臂杆能够折合。所述反力架为厚钢板材料支撑，其顶端为固定结构；所述压力板焊接固定在液压千斤顶的活塞杆底端；所述压力板为半圆弧状，采用钢板或者钢化玻璃板材料制成。所述压力板的中心位置直径大于内侧泥浆筒的直径。试验时，所述内侧泥浆筒和外侧半圆筒之间添加珊瑚砂，所述内侧泥浆筒内部加入泥浆。所述底部承台的底部中心部位固定安装有振动器，用于模拟施工或地震产生的振动，并与内侧泥浆筒之间通过钢板分隔。所述珊瑚砂内部插入摄像装置，用于观测泥浆渗透速率；摄像装置为在透明导管中从上到下等距离进行放置的内窥镜摄像头。模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置的操作方法，包括以下步骤：S1:在平整地面上摆放装置，在装置底部承台上放置外侧半圆筒，外侧半圆筒中间位置放入内侧泥浆筒，固定好弧板，调节高度使弧板低于外侧半圆筒的高度，使用粘钢板胶固定内侧泥浆筒；S2:装置旁边选择合适位置并挖好所需大小的泥浆池，准备注浆泵和快速吸浆机；S3:根据实验需要调节装置底部外侧半圆筒直径大小，里面开始填入珊瑚砂，直到与外侧半圆筒顶面平行，在珊瑚砂里面多个位置插入摄像装置，以便后续泥浆护壁时记录泥浆渗入速率；S4:根据预算土压力，开启装置电源，顶部液压千斤顶施加压力带动下端压力板向下移动对外侧半圆筒内的珊瑚砂加压，开启装置底部振动器和侧壁振动源，模拟实际现场打桩或地震产生的振动对泥浆护壁的影响，加压振动同步进行；S5:选择合适桨叶安装搅拌机固定在搅拌支架，旋转搅拌支架，搅拌棒放于内侧泥浆筒中，根据地质情况在泥浆池中进行泥浆制作，并记录泥浆配比，待泥浆制作结束，注浆泵一端导管放入内侧泥浆筒中，另一端伸入泥浆池中，打开电源，用注浆泵将泥浆抽入内侧泥浆筒中，搅拌泥浆筒中的泥浆，使泥浆处于流动状态，泥浆加到与距内侧泥浆筒顶部5cm~7cm处，关闭注浆泵，上提取出泥浆筒中的导管，根据需要调好搅拌机转速频率，打开电机，进行搅拌；S6：搅拌一段时间，取走内侧泥浆筒和外侧半圆筒间的弧板，此时泥浆开始渗入珊瑚砂中，当经过珊瑚砂中预放的摄像装置时，记下经过每个内窥镜摄像头的时间点，便于后期算出泥浆在珊瑚砂中的渗入速率；S7:泥浆护壁处提前放入应变片、应力测试片，测出用压力板加压时护壁中力的变化数据，继续搅拌，让泥浆挂在珊瑚砂壁上，若泥浆护壁过程中，泥浆筒中冒出气泡，此时侧壁可能发生坍落，关闭搅拌机，下放预制的用空心玻璃管装放的摄像装置，紧贴珊瑚砂壁进行观测，确定泥浆壁坍落位置，分析原因，调节泥浆配比进行弥补；S8:待泥浆护壁结束完成，关闭搅拌机，上提搅拌棒，旋转搅拌支架移到一旁，用快速吸浆机抽走筒内剩余泥浆到泥浆池中放置沉淀，以备再次使用；S9:待泥浆护壁一段时间，应力片、应变测试片提前接入外部检测装置，一边实时记录数据，一边实时观测护壁的变化情况，实验过程用摄像机全程拍摄；S10:待珊瑚砂泥浆壁开始出现破裂现象，关闭电源，停止加压和振动，回调液压千斤顶使压力板上移，拍摄护壁破裂现象，根据全程记录数据进行分析，重复上述操作，最终配出高强度泥浆，提高护壁强度。本专利技术有如下有益效果：1、下端外侧半圆筒为拼接的弧形钢板，可通过改变直径来适应实际工程需要；外侧半圆筒的内部可以添加不同材料，从而可以测试不同地质下的泥浆护壁情况。2、装置底部承台、内侧泥浆筒和外侧半圆筒可用钢化玻璃进行替代制作，达到装置可视化，从而更加直观观测内部泥浆护壁的变化。3、装置底部的外侧半圆筒和内侧泥浆筒为套筒，两侧轴柱为套轴，可纵向拉伸改变高度来更好满足施工要求。4、泥浆搅拌机桨叶的形状、数量、尺寸以及转速可根据施工形式的不同进行选择，各种类型桨叶尺寸的相对关系都已有一个大致的范围，进而保证搅拌机发挥最大效用。5、泥浆护壁过程中，可能会出现侧壁坍塌情况，为准确找到原因，分两种情况，第一种，待搅拌结束，观测护壁，找到坍落位置，找出原因进行弥补，这种方法比较直观，缺乏针对性，虽搅拌结束能进行修补，但难找到具体原因所在。第二种，搅拌过程中进行护壁观测，可以采用具有极强穿透力的单束光从一侧照射，如若发生坍塌，坍落位置便有光穿出，根据光线确定塌落位置；停止搅拌，贴近筒壁下放用空心玻璃管装的摄像装置进行观测；移动弧形板一侧放置玻璃管装放的摄像头，随时监测搅拌过程筒壁泥浆情况；内侧泥浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：它包括底部承台（1）、内侧泥浆筒（4）和外侧半圆筒（5），所述内侧泥浆筒（4）固定安装在底部承台（1）的中间位置，所述外侧半圆筒（5）固定在底部承台（1）上，并设置在内侧泥浆筒（4）的外围使得两者同心布置；所述底部承台（1）上，并位于外侧半圆筒（5）的外侧对称设置有轴柱（2）；所述底部承台（1）上固定有搅拌机支架（3），所述搅拌机支架（3）的顶部固定安装有搅拌机（31），所述轴柱（2）的顶部固定有反力架（7），所述反力架（7）的底部中心部位固定有液压千斤顶（71），所述液压千斤顶（71）的活塞杆底端安装有压力板（6）；在泥浆泥浆护壁位置（42）插入应变片。/n

【技术特征摘要】
1.模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：它包括底部承台（1）、内侧泥浆筒（4）和外侧半圆筒（5），所述内侧泥浆筒（4）固定安装在底部承台（1）的中间位置，所述外侧半圆筒（5）固定在底部承台（1）上，并设置在内侧泥浆筒（4）的外围使得两者同心布置；所述底部承台（1）上，并位于外侧半圆筒（5）的外侧对称设置有轴柱（2）；所述底部承台（1）上固定有搅拌机支架（3），所述搅拌机支架（3）的顶部固定安装有搅拌机（31），所述轴柱（2）的顶部固定有反力架（7），所述反力架（7）的底部中心部位固定有液压千斤顶（71），所述液压千斤顶（71）的活塞杆底端安装有压力板（6）；在泥浆泥浆护壁位置（42）插入应变片。


2.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述底部承台（1）采用钢板材料裁剪而成，所述内侧泥浆筒（4）与底部承台（1）之间通过粘钢板胶进行固定。


3.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述外侧半圆筒（5）由弧形板拼接而成，且其纵向能够伸缩拉长；所述内侧泥浆筒（4）由弧形板拼接而成；所述弧形板采用钢板或者钢化玻璃板材料制成，所述内侧泥浆筒（4）的弧板（41）能够单独抽走。


4.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述搅拌机支架（3）的底部采用转动结构，且搅拌机（31）的轴杆采用伸缩结构，臂杆能够折合。


5.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述反力架（7）为厚钢板材料支撑，其顶端为固定结构；所述压力板（6）焊接固定在液压千斤顶（71）的活塞杆底端；所述压力板（6）为半圆弧状，采用钢板或者钢化玻璃板材料制成。


6.根据权利要求1或5所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述压力板（6）的中心位置直径大于内侧泥浆筒（4）的直径。


7.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：试验时，所述内侧泥浆筒（4）和外侧半圆筒（5）之间添加珊瑚砂，所述内侧泥浆筒（4）内部加入泥浆。


8.根据权利要求1所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述底部承台（1）的底部中心部位固定安装有振动器（11），用于模拟施工或地震产生的振动，并与内侧泥浆筒（4）之间通过钢板分隔。


9.根据权利要求7所述模拟不同工况测得泥浆护壁最高强度配比的装置，其特征在于：所述珊瑚砂内部插入摄像装置（8），用于观测泥浆渗透速率；摄像装置（8）为在透明导管中从上到下等距离进行放置的内窥镜摄像头。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，陶鑫波，程其芬，王瑞红，张瀚，王芳，孙涛，邓捷，宋瑞，何卓文，李远航，包顺，骆浩，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42