一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于顶管施工模拟的技术领域，具体涉及一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置，包括：试验箱；挡板，挡板沿纵向滑动装配在试验箱的中部，以将试验箱分隔为土层模拟腔和泥浆模拟腔；盖板，盖板位于泥浆模拟腔的上方，并与挡板相抵以对泥浆模拟腔进行密封；土压模拟器，土压模拟器设置于土层模拟腔上方，用于向土层模拟腔施加压力；压力泵，压力泵的入口连接泥浆，出口对应连通泥浆模拟腔，用于模拟不同的泥浆压力工况。模拟工况接近实际施工情况，试验结果参考性强。试验箱内一侧为模拟的砂土地层，另一侧则模拟顶管前方用于平衡土压的泥浆，当二者接触时，可直观地观察在泥浆的作用下砂土地层的稳定形态或破坏形态。态。态。

【技术实现步骤摘要】
一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置


[0001]本技术属于顶管施工模拟的
，具体涉及一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置。

技术介绍

[0002]顶管工艺施工是城市地下管线非开挖施工中重要的施工工艺，非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市环境优势明显。在顶管顶进过程中，穿越砂土地层是较为困难的，容易遭遇突水突泥等地质灾害。泥水平衡顶管的基本原理是泥水护壁，在泥水式顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥舱水注入一定压力的泥水。泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用，一方面阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面，泥水的压力通过泥皮作用在开挖面防止坍塌。地质情况为流沙时，采用泥水平衡机械顶管较人工顶管安全。有鉴于此，为了保证施工安全和质量，在施工之前需要对不同的地质情况进行不同的泥浆配比的模拟，以掌握土层内的泥浆变形情况，现有技术中不能直观的显示泥浆的作用下砂土地层的稳定形态或破坏形态。
[0003]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是克服上述现有技术中的不足，本技术提供了一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置，包括：
[0007]试验箱，所述试验箱为透明材质；
[0008]挡板，所述挡板的宽度与所述试验箱的内腔宽度相适配，并沿纵向滑动装配在所述试验箱的内腔，所述挡板向下滑动贴紧所述试验箱的内底面，以将所述试验箱分隔为土层模拟腔和泥浆模拟腔；
[0009]盖板，所述盖板位于泥浆模拟腔的上方，并与所述挡板相抵以对泥浆模拟腔进行密封；
[0010]土压模拟器，所述土压模拟器设置于所述土层模拟腔上方，用于向土层模拟腔施加压力；
[0011]压力泵，所述压力泵的入口连接泥浆，出口对应连通所述泥浆模拟腔，用于模拟不同的泥浆压力工况。
[0012]优选，所述土层模拟腔内填充有砂土，所述土压模拟器包括：
[0013]压力机；
[0014]压板，所述压板与土层模拟腔的内腔相适配，所述压力机通过活塞杆抵触在所述
压板上表面，以向土层模拟腔内的砂土施加压力。
[0015]优选，所述试验箱的两侧设有对应所述挡板的滑槽。
[0016]优选，在所述试验箱内壁，通过两个平行分布的凸条形成所述滑槽。
[0017]优选，所述挡板的底部设有向所述土层模拟腔折弯的折边，所述折边两端设有对应凸条的缺口。
[0018]优选，所述压力泵的出口端通过压力管连通盖板，所述压力管上设有压力表。
[0019]优选，所述压力泵的入口端对应连接在泥浆储存箱中。
[0020]优选，所述试验箱、盖板和所述挡板均为亚克力材料。
[0021]有益效果：本技术结构简单、便于观察，试验箱内一侧为模拟的砂土地层，另一侧则模拟顶管前方用于平衡土压的泥浆，当二者接触时，可直观地观察在泥浆的作用下砂土地层的稳定形态或破坏形态。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：
[0023]图1为本技术所提供具体实施例中模拟装置结构简图；
[0024]图2为本技术所提供具体实施例中试验箱的结构简图。
[0025]图中：1、试验箱；2、压力机；3、活塞杆；4、挡板 ；5、压力管；6、压力表；7、阀门；8、压力泵；9、泥浆储存箱；10、土层模拟腔；11、泥浆模拟腔；12、凸条；13、盖板。
具体实施方式
[0026]下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]如图1
‑
2所示，一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置，包括试验箱1、挡板4、盖板13、土压模拟器和压力泵8，试验箱1为透明材质的方形结构，其各边固定形成四周密闭的试验箱1，挡板4的宽度与试验箱的内腔宽度相适配，并沿纵向滑动装配在试验箱1的内腔，挡板4向下滑动贴紧试验箱的内底面以将试验箱1分隔为土层模拟腔10和泥浆模拟腔11，在使用过程中，将挡板4设置在试验箱1内，在将挡板4向上抽出后，泥浆和砂土层相接触可以观测砂土层在设计配比和压力下是否稳定，盖板13位于泥浆模拟腔11的上方，并与挡
板4相抵以对泥浆模拟腔11进行密封，从而可以向泥浆模拟腔11注入泥浆并满足压力需求，土压模拟器设置于土层模拟腔10上方，用于向土层模拟腔施加压力；压力泵8的入口连接泥浆，出口对应连通泥浆模拟腔11，用于模拟不同的泥浆压力工况。
[0030]在一可选实施例中，土层模拟腔10内填充有砂土，土压模拟器包括压力机2和压板，压板与土层模拟腔10的内腔相适配，压力机2通过支架固定在土层模拟腔10上方，压力机2为液压杆，压力机2通过活塞杆3抵触在压板上表面，通过液压泵驱动压力机2，以向土层模拟腔10内的砂土施加压力，具体根据实际预设土层压力进行预设压力模拟。
[0031]在本实施例中，挡板4滑移至最下方，以隔开土层模拟腔10和泥浆模拟腔11，在土层模拟腔10放置与实际顶管穿越地层相近的砂土，具体填至试验箱1高4/5处；配置好的泥浆，通过压力泵8将泥浆通过压力管5泵入泥浆模拟腔11内，同时启动压力机2将向下施加压力以模拟土层承受的荷载；将泥浆泵入试验箱1内至压力表6显示压力达到设计压力后，关闭阀门7静置1min；将挡板4上拔至活塞杆3高度的2/3处，解除隔离之后可观察砂土层在泥浆作用下的稳定性，以获得土层内的泥浆变形情况。
[0032]在一可选实施例中，试验箱1的两侧设有对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置，其特征在于，包括：试验箱，所述试验箱为透明材质；挡板，所述挡板的宽度与所述试验箱的内腔宽度相适配，并沿纵向滑动装配在所述试验箱的内腔，所述挡板向下滑动贴紧所述试验箱的内底面，以将所述试验箱分隔为土层模拟腔和泥浆模拟腔；盖板，所述盖板位于泥浆模拟腔的上方，并与所述挡板相抵以对泥浆模拟腔进行密封；土压模拟器，所述土压模拟器设置于所述土层模拟腔上方，用于向土层模拟腔施加压力；压力泵，所述压力泵的入口连接泥浆，出口对应连通所述泥浆模拟腔，用于模拟不同的泥浆压力工况。2.根据权利要求1所述的泥水平衡顶管土包砂地层稳定性模拟装置，其特征在于，所述土层模拟腔内填充有砂土，所述土压模拟器包括：压力机；压板，所述压板与土层模拟腔的内腔相适配，所述压力机通过活塞杆抵触在所述压板上表面，以向土层模拟腔内的砂土施加压力。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，韩佳鹏，周博，杨超，张思琦，赵静，
申请(专利权)人：中铁九局集团第四工程有限公司，
类型：新型
国别省市：