一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法制造方法及图纸

本公开公开了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法，包括水箱、卧式离心泵、空气压缩机、传感器、变径输送部件、试验舱部件和料仓部件；所述水箱的一侧依次通过所述卧式离心泵、所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的一端连接；所述水箱的另一侧通过所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的另一端连接；所述空气压缩机与所述料仓部件通过压力变送器连接；所述料仓部件的出料口通过电动球阀与所述试验舱部件的进料口连接；本公开通过变径输送部件将卧式离心泵和空气压缩机与料仓部和试验舱部连接，并利用悬臂操作箱控制系统，使系统处于恒水压状态，料仓处于恒压状态，进而进行透水冲压材料试验。进而进行透水冲压材料试验。进而进行透水冲压材料试验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法


[0001]本公开属于透水冲压材料
，尤其涉及一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法。

技术介绍

[0002]盾构穿越岩溶发育区，当溶洞距离盾构隧道较近时，掘进中易造成开挖面与溶洞的连通，由于溶洞内存在较大空间，且充填物多为地下水、软土或淤泥，因此易发生盾构栽头和陷落、充填困难、刀具损坏以及地面或地表建筑物的沉降与破坏等现象。地表溶洞处治技术方面，主要采取的工程措施有挖填、夯实、固结灌浆、隔水土工布封闭、氯丁橡胶板、控制抽排水强度、疏排围改治理、平衡地下水和气压力以及填石加混凝土等治理方法。固结灌浆技术具有成熟的施工工艺指导，在溶洞治理过程中被广泛采用，但是其浆液材料的价格普遍偏高，在实际工程中还存在串浆、动水条件下浆液流失严重、封堵不密实以及充填效果难以实时把控等情况。因此，如何进行地表溶洞的快速高效治理仍然是亟需解决的工程问题，进行地表溶洞处治工艺的研究具有重大的经济价值和社会价值，可指导城市盾构隧道快速安全穿越岩溶区的施工。
[0003]本公开专利技术人发现，进行地表溶洞处治工艺研究时采用的实验装置还存在以下缺点：
[0004]1.试样装置的加料仓压力不能控制以及试验系统的水压不能得到有效控制，严重的影响了对透水冲压材料的研究效率；
[0005]2.试样装置中，进水管道的管径固定，不能真实体现实际情况中溶洞地下水的流动情况，对试验结果影响较大；
[0006]3.试验结束后，水和透水冲压材料不能得到分离、回收，对试验材料造成了极大浪费。

技术实现思路

[0007]本公开为了解决上述问题，提出了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法，本公开通过变径输送部件将卧式离心泵与试验舱部连接，空气压缩机与料仓部连接，并利用悬臂操作箱控制系统，使系统处于恒水压状态，料仓处于恒压状态，进而进行透水冲压材料试验。
[0008]为了实现上述目的，第一方面，本公开提出了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，采用如下技术方案：
[0009]一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，包括水箱、卧式离心泵、空气压缩机、传感器、变径输送部件、试验舱部件和料仓部件；
[0010]所述水箱的一侧依次通过所述卧式离心泵、所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的一端连接；所述水箱的另一侧通过所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的另一端连接；
[0011]所述空气压缩机与所述料仓部件通过压力变送器连接；所述料仓部件的出料口通过电动球阀与所述试验舱部件的进料口连接。
[0012]进一步的，所述水箱设置在支架上；所述水箱的一端与所述卧式离心泵通过输送管直接连接，所述输送管远离所述卧式离心泵的一端设置在所述水箱的下端，所述水箱的另一端与所述传感器通过输送管直接连接，所述输送管远离所述传感器的一端设置在所述水箱的上端。
[0013]进一步的，所述传感器为电磁流量计水液体电子数显管道式高精度传感器。
[0014]进一步的，所述变径输送部件包括伸缩装置、变径压板、方形管道、方形法兰和第一圆形法兰；
[0015]所述方形管道的一端通过所述方形法兰与所述试验舱部件连接，另一端通过过渡管道、所述圆形法兰与所述传感器连接；所述变径压板滑动设置在所述方形管道上，所述变径压板位于所述方形管道外部的一端设置有所述伸缩装置。
[0016]进一步的，所述伸缩装置包括依次连接的步进电机、减速机、联轴器、轴承座和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设置有滚珠丝杠螺母，所述变径压板位于所述方形管道外部的一端固定在所述滚珠丝杠螺母上。
[0017]进一步的，所述试验舱部件为亚克力板构成的盒体结构，盒体内与水流平行的方向上设置有多个相互平行的衬板；所述衬板两端，相邻衬板之间均设置有蜂窝孔亚克力板，所述衬板为亚克力板。
[0018]进一步的，所述试验舱部件的进料口设置在上侧且固定有第二圆形法兰，所述二圆形法兰与所述电动球阀连接。
[0019]进一步的，所述料仓部件包括上部设置的压力变送器和密封盖板以及下部设置的电动球阀，所述压力变送器通过管道与所述空气压缩机连接。
[0020]进一步的，所述卧式离心泵包括第一卧式离心泵和第二卧式离心泵，所述第一卧式离心泵和所述第二卧式离心泵的动力方向相反。
[0021]为了实现上述目的，第二方面，本公开还提出了基于水材料研究的溶洞充填试验方法，采用如下技术方案：
[0022]一种基于水材料研究的溶洞充填试验方法，采用了如第一方面中所述的基于水材料研究的溶洞充填试验装置；包括：
[0023]启动第一卧式离心泵，水从所述水箱流出，依次经过所述传感器和所述变径输送部件进入所述试验舱部件，然后另一端的变径输送部件和传感器流回水箱，通过设置第一卧式离心泵使得整个装置处于恒水压状态；
[0024]启动所述空气压缩机，向所述料仓部件内通入气体，并通过空气压缩机的设置使得料仓处于恒压状态；空气压缩机向料仓部件加额定压力自动停止，电动球阀自动打开，料仓内的透水材料在突变压力情况下，快速向低压试验舱运动，进而进行透水冲压材料试验；
[0025]在试验舱工作过程中，使用变径输送部件对管道口径调节，实现多种要求下的透水冲压材料试验。
[0026]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0027]1.本公开通过研发用于透水冲压材料的试验装置，利用空气压缩机使料仓处于恒压状态，卧式离心泵使试验舱和整个系统充满恒定水压，极大提高了对透水冲压材料的研
究效率；
[0028]2.本公开通过控制系统启动步进电机，步进电机经减速机减速传动至滚珠丝杠使与滚珠丝杠螺母直接连接的变径压板在管道内运动，从而调节管道口径，只需在系统输入口径值，系统做出相关判断自动变径至设定值，实现了全自动化操作；
[0029]3.本公开在试验结束后，关闭空气压缩机，电动球阀自动关闭，随即自动启动卧式离心泵回收水资源，实现了资源的循环利用和装置的智能化识别。
附图说明
[0030]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0031]图1为本公开实施例1的整体结构示意图；
[0032]图2为本公开实施例1的变径输送部基本结构组成图；
[0033]图3为本公开实施例1的料仓部基本结构组成图；
[0034]图4为本公开实施例1的试验舱部基本结构组成图；
[0035]其中，1、水箱，2、电器控制柜，3、支架，4、卧式离心泵，5、空气压缩机，6、输送管，7、传感器，8、变径输送部件，81、步进电机，82、减速机，83、联轴器，84、轴承座，85、滚珠丝杠，86、滚珠丝杠螺母，87、变径压板，88、支架、89、变送器，810、方形法兰，811、第一圆形法兰，9、试验舱部件，91、第二圆形法兰，92、亚克力板上盖，93、侧边加强支架，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，其特征在于，包括水箱、卧式离心泵、空气压缩机、传感器、变径输送部件、试验舱部件和料仓部件；所述水箱的一侧依次通过所述卧式离心泵、所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的一端连接；所述水箱的另一侧通过所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的另一端连接；所述空气压缩机与所述料仓部件通过压力变送器连接；所述料仓部件的出料口通过电动球阀与所述试验舱部件的进料口连接。2.如权利要求1所述的一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，其特征在于，所述水箱设置在支架上；所述水箱的一端与所述卧式离心泵通过输送管直接连接，所述输送管远离所述卧式离心泵的一端设置在所述水箱的下端，所述水箱的另一端与所述传感器通过输送管直接连接，所述输送管远离所述传感器的一端设置在所述水箱的上端。3.如权利要求1所述的一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，其特征在于，所述传感器为电磁流量计水液体电子数显管道式高精度传感器。4.如权利要求1所述的一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，其特征在于，所述变径输送部件包括伸缩装置、变径压板、方形管道、方形法兰和第一圆形法兰；所述方形管道的一端通过所述方形法兰与所述试验舱部件连接，另一端通过过渡管道、所述圆形法兰与所述传感器连接；所述变径压板滑动设置在所述方形管道上，所述变径压板位于所述方形管道外部的一端设置有所述伸缩装置。5.如权利要求4所述的一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，其特征在于，所述伸缩装置包括依次连接的步进电机、减速机、联轴器、轴承座和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设置有滚珠丝杠螺母，所述变径压板位于所述方形管道外部的一端固定在所述滚珠丝杠螺母上。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，陈迪杨，吴洪友，魏光宾，高达，王旌，李江宁，江浩，
申请(专利权)人：山东大学中铁上海工程局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：