CN108104799B - 一种在圆管外固定压力盒的装置和加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在圆管外固定压力盒的装置和加工方法，属于岩土工程领域。一种在圆管外固定压力盒的装置，包括连接管、弧形板、固定槽和挡板。加工方法包括：(a)依次切割出第一安装槽和第二安装槽；(b)将弧形板翻转后焊接在第二安装槽内；(c)切割固定管和槽口并封堵固定管的一端；(d)固定管具有开口的一端朝外并部分外露与连接管；(e)压力盒接线柱经槽口放置于弧形板形成的空间内；(f)将挡板焊接接在固定管上；(g)压力盒引线由压力盒接线柱引出连接至测量仪器。本发明可将压力盒固定安装在圆管外。固定装置不会破坏原来管的整体性及密封性，重要的是不会影响到管内的液体流量，并且不会过多的增加圆管的外部尺寸。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程领域，特别涉及一种在圆管外固定压力盒的装置和加工方法。
背景技术
人工地层冻结法凿井技术是我国煤矿井筒穿过表土层较厚、含水层较多地层情况下一种比较理想的特殊凿井方法。我国自1955年开滦林西矿西风井首次采用冻结法施工以来，已施工了700多个立井井筒，累计冻结井筒延米达到150km，得到了广泛的应用。人工地层冻结技术始于19世纪，是以天然冻结条件下冻土的物理力学性质研究为基础，随着人工冻结凿井逐步发展起来的。人工地层冻结法是利用人工制冷技术，将低温冷媒送入地层，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，以抵抗地压并且隔绝地下水与开挖体之间的联系，以便在封闭的连续冻土墙的保护下进行隧道、竖井和地下工程的开挖并做永久支护的一种特殊地层加固方法。
进入21世纪以来，我国中、东部地区主要矿区浅部煤炭资源几近枯竭，煤炭开采深度以20m/a速度增加，预计在未来20年，很多煤矿的开采深度将达1000～1500m。在这样深的土层中将冻结壁作为临时支护需要考虑非常大的侧向压力的作用，需要很厚的冻结壁方可满足工程要求。在深井凿井工程施工过程中，由于冻结壁稳定性不够而导致在开挖之后，冻土井帮变形过大的现象仍会发生，给工程带来严重的安全隐患。一些学者认为在冻粘土层中，计算冻结壁厚度不满足实际工程要求的原因是在计算时只考虑了土体自重产生的侧压力而忽略了冻结壁形成过程中土体的冻胀。由于冻胀作用使得冻结壁周边的土体受到挤压而产生一个位移场及应力场，此位移场及应力场又反作用于冻结壁,使得冻结壁受到一个由土体变形产生的抗力。这便在原有地层压力基础上增大了冻结壁的受力,使得冻结壁受力过大进而在开挖之后产生过大的变形。
为保证深井冻结凿井施工的安全，就必须考虑冻结过程中的冻胀力，而当前还没有一种合理有效的立井冻胀预测手段。考虑到土体冻结受温度场的直接影响以及温度场测试手段成熟，现阶段大多采用温度场来确定冻结壁厚度及位置，再由冻胀系数来推算冻土冻胀量，进而得到冻胀位移场及应力场。然而该冻胀预测方法采用间接手段，只能近似给出冻胀位移场及应力场，有关土体冻胀理论还需进一步完善。
发明内容
本发明的目的是为了更加全面准确地掌握冻结凿井时冻结土体中的地应力场的分布规律，进而得到土体的冻胀应力场分布情况，提供的一种在圆管外固定压力盒的装置和方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明提供一种在圆管外固定压力盒的装置，包括连接管、弧形板和固定管，所述连接管上开设有安装槽，所述安装槽包括形状为部分椭圆的第一安装槽和形状为部分圆形的第二安装槽，所述安装槽在平面上的投影形状为一个整圆与半个椭圆的结合，所述弧形板向所述连接管轴心线方向内凹地固定设置在所述第二安装槽上，所述固定管安装在所述第一安装槽内，所述固定管的轴心线与所述连接管的轴心线相垂直，所述固定管朝向所述连接管内侧的端部为闭合状态，所述固定管的另一端具有开口。
更优地，所述固定管上开设有槽口。
更优地，该装置还包括圆管，所述圆管的外径与所述连接管的内径相等，所述圆管分别位于所述连接管两端并插接在所述连接管内。
更优地，该装置还包括挡板，所述挡板为圆弧形，所述挡板的两端均连接在所述固定管的管壁上，用于固定压力盒。
一种在圆管外固定压力盒的方法，包括：
(a)在连接管上依次切割出第一安装槽和第二安装槽；
(b)将切割第二安装槽落料形成的弧形板翻转后焊接在第二安装槽内；
(c)切割固定管和槽口并封堵固定管的一端；
(d)将固定管的轴心线垂直于连接管的轴心线从第二安装槽内插入并焊接固定，固定管具有开口的一端朝外并部分外露与连接管；
(e)将压力盒放入固定管内，压力盒接线柱经槽口放置于弧形板形成的空间内；
(f)将挡板焊接接在固定管上；
(g)压力盒引线由压力盒接线柱引出，经过弧形板上缘，沿圆管的外壁引出地面连接至测量仪器。
本发明的有益效果是：本发明可将压力盒固定安装在圆管外，可用于岩土工程中地压力的测量。较以前技术有显著特点的是:(1)本发明可将压力盒下放到地面以下几百米甚至上千米的深度；(2)本发明可将压力盒稳定地固定在圆管外，固定装置不会破坏原来管的整体性及密封性，该管不仅可以发挥其原来设计的功能，还附加测量地压的功能，例如在采用冻结法凿井的建井工程中，将压力盒固定在测温管外，整根管集测温、测压功能一体，从而得到井筒冻结壁的温度、应力的相关数据。(3)本发明不会影响到管内的液体流动状态，特别是不会减少管道的液体流量，保证原来管路的正常使用。(4)本发明不会过多增加圆管的外径尺寸，即施工中不需要额外扩大钻孔的尺寸，即可满足管路的下放要求。
附图说明
图1为连接管的结构示意图；
图2为连接管的切割路径示意图；
图3为图2的右视图；
图4为连接管连接弧形板后的结构示意图；
图5为连接管连接弧形板和固定管后的结构示意图；
图6为本发明提供的一种在圆管外固定压力盒的装置的剖面结构示意图；
图7为图4的主视图。
图中：1、连接管，101、第一安装槽，102、第二安装槽，2、弧形板，4、钢管，5、固定管，6、挡板，7、压力盒，8、压力盒接线柱，9、压力盒引线，10、圆管，11、测量仪器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施实例对本发明做进一步说明：
本发明提供一种在圆管10外固定压力盒7的装置，包括连接管1、弧形板2和固定管5，连接管1上开设有安装槽，安装槽包括形状为部分椭圆的第一安装槽101和形状为部分圆形的第二安装槽102，安装槽在平面上的投影形状为一个整圆与半个椭圆的结合，弧形板2向连接管1轴心线方向内凹地固定设置在第二安装槽102上，固定管5安装在第一安装槽101内，固定管5的轴心线与连接管1的轴心线相垂直，固定管5朝向连接管1内侧的端部为闭合状态，固定管5的另一端具有开口。
为了方便安装压力盒7，固定管5上开设有槽口。
为了减小对流量的影响，该装置还包括圆管10，圆管10的外径与连接管1的内径相等，圆管10分别位于连接管1两端并插接在连接管1内。
为了更好地固定压力盒7，还包括挡板6，挡板6为圆弧形，挡板6的两端均连接在固定管5的管壁上，用于固定压力盒7。
一种在圆管外固定压力盒的装置的加工方法：
(a)如图1所示，将一根长1000mm、Φ159mm×8mm的钢管中部切割一个圆形孔，孔直径为130mm，在该圆孔正上方的150mm长度内，由上到下斜切，切割路径如图1中所示。切割完成后的部件即即为连接管1，连接管1是本发明的主体部件，其他部件均连接在其上；
(b)将步骤a中斜切下来的弧形钢片翻转180度即形成部件弧形板2，弧形板2反转后形成平顺槽口，主要起保护压力盒接线柱8和引线9的作用；
(c)将圆形钢板焊接在带槽口的钢管4底端(没有凹槽的一端)，即组成部件固定管5。其中带槽口的钢管4由一根高100mm的Φ127mm×4mm钢管加工而成，圆形钢板的直径为带槽口的钢管4的内径。固定管5的主要作用为稳固压力盒；
(d)将弧形板2、固定管5分别焊接在连接管1的斜切口、圆形切口上，焊接时应保证焊缝的强度及密封性；
(e)将加工好的压力盒固定装置上下端焊接到Φ140mm×6mm的测温管10上，连接管1与测温管10管壁的连接处焊接成倒角，以防止引线的压损。焊接时应同样保证焊缝的强度和密封性，焊接完成后整根管管壁应是密闭的。
至此，一种在圆管外固定压力盒的装置即加工完成。
如图2、图3所示，将外径为115mm压力盒放固定管5内，压力盒接线柱8由固定管5的槽口引出，放置于弧形板2内；将挡板6焊接接在固定管5上，以防止压力盒从固定管2内掉落；压力盒引线9由压力盒接线柱8接出，经过弧形板2的上缘，沿测温管10的外壁引出地面，在地面上用测量仪器11测量数据。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种在圆管外固定压力盒的装置，其特征在于，包括连接管(1)、弧形板(2)和固定管(5)，所述连接管上开设有安装槽，所述安装槽包括形状为部分椭圆的第一安装槽(101)和形状为部分圆形的第二安装槽(102)，所述安装槽在平面上的投影形状为一个整圆与半个椭圆的结合，所述弧形板(2)向所述连接管(1)轴心线方向内凹地固定设置在所述第二安装槽(102)上，所述固定管(5)安装在所述第一安装槽(101)内，所述固定管(5)的轴心线与所述连接管(1)的轴心线相垂直，所述固定管(5)朝向所述连接管(1)内侧的端部为闭合状态，所述固定管(5)的另一端具有开口；
该装置的安装方法包括：(a)在连接管(1)上依次切割出第一安装槽(101)和第二安装槽(102)；(b)将切割第二安装槽(102)落料形成的弧形板(2)翻转后焊接在第二安装槽(102)内；(c)切割固定管(5)和槽口(501)并封堵固定管(5)的一端；(d)将固定管的轴心线垂直于连接管的轴心线从第二安装槽内插入并焊接固定，固定管具有开口的一端朝外并部分外露与连接管；(e)将压力盒(7)放入固定管(5)内，压力盒接线柱(8)经槽口(501)放置于弧形板(2)形成的空间内；(f)将挡板(6)焊接接在固定管(5)上；(g)压力盒引线(9)由压力盒接线柱(8)引出，经过弧形板(3)上缘，沿圆管的外壁引出地面连接至测量仪器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种在圆管外固定压力盒的装置，其特征在于，所述固定管(5)上开设有槽口(501)。
3.根据权利要求1或2所述的一种在圆管外固定压力盒的装置，其特征在于，还包括圆管，所述圆管的外径与所述连接管的内径相等，所述圆管分别位于所述连接管两端并插接在所述连接管内。
4.根据权利要求1所述的一种在圆管外固定压力盒的装置，其特征在于，还包括挡板(6)，所述挡板(6)为圆弧形，所述挡板(6)的两端均连接在所述固定管(5)的管壁上，用于固定压力盒(7)。
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