一种抗滑桩水泥浆凝结控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种抗滑桩水泥浆凝结控制系统及方法，包括多个输入管路和控制单元，各输入管路之上分别配置有用于获取加压流体流速的流量计，根据流量计的实时读数判断水泥浆的胶凝强度，在加压初期时，流量计实时显示的流体流速均匀；当加压管口有气泡形成并上浮或有裂隙产生时，流量计实时显示的流体流速产生波动，与此波动时刻相对应的压力定义为水泥浆的胶凝强度；控制单元用于控制所述输入管路上各设备的启停、以及调整所述各设备的工作模式或状态。通过本控制系统，能够简单方便的控制水泥浆的凝结并利用压力值表征水泥浆的胶凝强度，还能够通过流量计判断水泥浆的胶凝强度。还能够通过流量计判断水泥浆的胶凝强度。还能够通过流量计判断水泥浆的胶凝强度。

A cement slurry setting control system and method for anti slide pile

【技术实现步骤摘要】
一种抗滑桩水泥浆凝结控制系统及方法
[0001]分案说明
[0002]本分案申请的原始基础是申请号为202111502746.9，申请日为2021年12月10日，专利技术名称为“一种抗滑桩水泥浆凝结质量评价装置及方法”的专利申请。


[0003]本专利技术涉及水泥胶凝强度检测
，尤其涉及一种抗滑桩水泥浆凝结控制系统及方法。

技术介绍

[0004]为了减小边坡失稳带来的损失，工程中常使用抗滑桩加固边坡。抗滑桩是一种适用于浅层和中厚层滑坡的侧向承载桩，其作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力平衡滑动体的推力，增加其稳定性，以在滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。抗滑桩埋入地层以下深度，按一般经验，软质岩层中锚固深度为设计桩长的三分之一；硬质岩中为设计桩长的四分之一；土质滑床中为设计桩长的二分之一。当土层沿基岩面滑动时，锚固深度也有采用桩径的2～5倍。
[0005]抗滑桩的施工工艺通常为：施工准备—孔口开挖—构筑砼壁—节段开挖—浇筑护臂—循环施工—基底检查—吊放钢筋笼—浇筑养护—桩基检测—挡土板安装—验收。在建造抗滑桩结构时，会涉及到水泥灌注工艺，即将水泥浆注入至地下桩孔之内，而在水泥浆凝结过程中，若能时刻获知水泥浆的凝结强度是非常有帮助的，因为水泥浆凝结强度将影响抗滑桩用于防止山体或土体滑坡的防护性能。
[0006]为此，现有技术已提供了大量的水泥浆胶凝强度测量装置或测量方法，且其中多数装置提供了简单易行的室内检测手段，这些检测手段主要是通过模拟室外施工现场的施工环境，从而测定相应施工环境所对应的地表或地层环境之下，水泥浆凝结时的胶凝强度，然而，现有的室内测试方法仍然存在以下问题：可模拟的地层环境比较有限，尤其是缺少对原位地层及低温的模拟方法，故其实验过程中的数据不够全面，缺乏一定说服力，也因此无法准确有效地为现场施工提供切实可行的指导依据；水泥浆的胶凝强度的检测过程通常是不可见的，因此仅依靠仪表读数得知水泥浆的强度值往往不够准确，且忽略了水泥浆在各凝结时期的微观状态变化，故由此对水泥浆凝结质量的最终评价是不够准确的；缺少实时测量的手段，多数只能得出对水泥浆凝结强度的最终评定结果，无法根据水泥浆在各凝结阶段的差异性得出其胶凝强度与时间相关的变化趋势；应用场景较少，往往只能针对单一场合使用。
[0007]因此，基于现有技术亟待解决的至少一个或多个技术问题，本专利技术意在用一种可视化的、高仿真的、以及高还原度的方法以及装置实时测量水泥浆凝结硬化过程中的胶凝强度发展。
[0008]公开号为CN112710586A的中国专利文献公开了一种水泥胶化仪及其控制方法，水泥胶化仪，包括浆杯、浆杯盖、密封活塞、搅拌叶、加热套、增压泵、扭矩检测机构和中控器，
所述中控器与所述加热套、所述增压泵、所述搅拌叶和所述扭矩检测机构电连接。该专利技术的水泥胶化仪及其控制方法，将加热套和增压泵集成到浆杯上，并能够同时完成对水泥的稠化时间、静胶凝强度和抗压强度的检测，仅使用一份水泥浆就能够精准监测和记录水泥的稠化变化曲线和静胶凝强度曲线，精准测量水泥和套管壁的胶结强度，并计算出水泥抗压强度，可靠性高，使用维护简单。但是，该专利技术不能通过控制系统，简单方便的控制水泥浆的凝结并通过压力值表征水泥浆的胶凝强度，也不能通过流量计判断水泥浆的胶凝强度。
[0009]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0010]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种抗滑桩水泥浆凝结质量评价装置及方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了一种抗滑桩水泥浆凝结质量评价方法，该方法至少包括以下步骤：向反应容器的容置有水泥浆的压力腔施加相应地层的压力和温度条件，以使水泥浆的凝结和硬化过程处于相应地层的温度和压力状态之下；在水泥浆凝结硬化反应进行预设时间之后，向伸入水泥浆中的第一加压管线中施加平稳缓慢的流体，并通过压力表获取相应的流体压力；通过反应容器的第一可视窗口观察第一加压管线管口处的水泥浆的微观变化，并根据水泥浆的微观变化记录对应时刻的与水泥浆的胶凝强度相关的压力值P，其中，在水泥浆初凝之前，当第一加压管线管口处产生预定大小的气泡时，计此时的压力为初始破乳压力P1，而当第一加压管线管口处产生至少单个完整气泡时，计此时的压力为最终破乳压力P2，则该时刻水泥浆的胶凝强度为初始破乳压力P1与最终破乳压力P2之和的一半；在水泥浆初凝之时，当第一加压管线管口处的水泥浆波动、颤动或是产生裂隙时，计此时的压力为P3，并以此表征对应时刻的水泥浆的胶凝强度。
[0012]本技术方案的优点在于：通过可视化的窗口可以直观地观察水泥浆在凝结硬化过程中胶凝强度的变化情况，此外，可参照各地层相应的地温和地压，使水泥浆在相应的地温和地压情况下进行凝结硬化，并且可以在任何水化时刻测量其胶凝强度，可得出凝结强度随时间的变化曲线，相比于现有技术，能够准确且全面地反映出水泥浆在凝结过程中的胶凝强度变化；此外，本专利技术提供的水泥浆凝结质量评价装置，在抗滑桩工程施工建设方面，有十分显著的优势，由于抗滑桩工程建造地段所在地表及地层的环境很复杂，故对于水泥浆的凝结强度有着十分苛刻的要求，故在这些地段进行抗滑桩结构的建造以用于防止地质灾害的发生和/或降低地质灾害的危害性时，针对相应区域的地质条件、模拟各种地质条件下对应的压力及温度状态从而提前规划好水泥施工工艺过程中的各项工艺参数是十分有必要的，因此在现场疑难地层施工之前，可以做地面试验，将水泥浆置于相应地层的地温和地压之下，凝结硬化，查看水泥浆是否满足相应工程对于强度的需求，可以大大减少操作失误带来的成本增加和工期延误；再者，该装置可广泛应用于未来地下空间的建设工程之中，即可用于模拟所建地下空间建筑在建设过程中，水泥胶凝强度发展的情况，从而能够极大程度地降低未来地下空间的建设成本。
[0013]优选地，在模拟测定水泥浆的胶凝强度之时，随着加压初期各输入管线内压力的升高，流体的实时流速均匀，而当第一加压管线管口处有气泡形成并上浮或有裂隙产生之时，流体的实时流速产生波动，与此波动时刻相对应的压力P被定义为水泥浆的胶凝强度。
[0014]优选地，一种水泥浆凝结质量评价装置，该装置至少包括：反应器，其具有一用于容置水泥浆的压力腔，且压力腔连接有至少一个压力室，通过压力室能够模拟水泥浆处于不同地层深度下的压力状态及地层流体侵入状态；热量供给单元，其用于向用于容置水泥浆的压力腔提供对应于不同地层深度下的温度状态，其中，位于反应器顶部的压力室连接一用于向该压力室注入加压流体的输入管线，位于反应器侧面的压力室连接有多条输入管线，多条输入管线中的至少一输入管线被配置为伸入水泥浆，并且该输入管线伸入水泥浆中的至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗滑桩水泥浆凝结控制系统，包括多个输入管路，其特征在于，各所述输入管路之上分别配置有用于获取加压流体(14)流速的流量计(7)，其中，根据所述流量计(7)的实时读数判断水泥浆(15)的胶凝强度，在加压初期时，所述流量计(7)实时显示的流体流速均匀；当加压管口有气泡形成并上浮或有裂隙产生时，所述流量计(7)实时显示的流体流速产生波动，与此波动时刻相对应的压力定义为水泥浆(15)的胶凝强度。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括控制单元(9)，用于施加高压流体的输入管路机械和/或电路连接于所述控制单元(9)，所述控制单元(9)用于控制所述输入管路上各设备的启停、以及调整所述各设备的工作模式或状态。3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括加压泵(8)，所述加压泵(8)用于泵入所述加压流体(14)。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统开始测量后，在水泥浆(15)凝结硬化反应进行一定的设定时间之后，启动所述加压泵(8)以向伸入至水泥浆(15)中的第一测管(12)泵送平稳缓慢的加压流体(14)，并通过反应器(3)的第一可视窗口(10)观察所述第一测管(12)管口处水泥浆(15)的微观变化，并记录同时刻的压力值P。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，在水泥浆(15)初凝之前，由于所述第一测管(12)管口处有压力，所述水泥浆(15)在所述第一可视窗口(10)处会产生一定大小的气泡，计此时的压力为初始破乳压力P1，随着输入压力的持续增大，所述水泥浆(15)会产生完整气泡，计此时的压力为最终破乳压力P2，最后得出此时刻所述水泥浆(15)抵抗外部流体侵入的能力为初始破乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊亮，吴祖锐，郑明明，周珂锐，梅子广，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：