CN113008439A - 一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置及其使用方法，沿其高度方向依次布设有至少两个试验组件，包括敞口玻璃箱，玻璃箱；两个试验组件通过数据线连接，敞口玻璃箱上安装有玻璃盖，玻璃盖与敞口玻璃箱形成有出线口，数据线穿过出线口，与数据采集仪连接；本浆液压力测试装置可以分别考虑深度、角度和浆液配合比对浆液压力的影响，得到不同配比、不同深度、不同角度下的侧压力系数变化，对于探究盾构管片上浮的受力机理有重要意义，具有材料简单、结构简单、操作便捷的优点。

Description

一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置及其使用 方法
技术领域
本发明属于浆液压力测试装置技术领域，具体涉及一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置及其使用方法。
背景技术
盾构法施工是目前国内外地下交通工程领域广泛采用的开挖技术，机械化和自动化程度较高。施工时，盾构机前方设置有刀盘用于切削土体，盾构机后方设置有拼装机用于拼装盾构隧道的钢筋混凝土管片，使钢筋混凝土管片拼装成圆形隧道。为方便施工，管片拼装成圆形隧道脱离盾构机进入土层中时，拼装隧道与周围土层之间存在空隙。施工时往往通过在盾构机尾部进行注浆，填充该空隙，以达到控制周围土体位移，减小地层沉降的目的。在注浆过程中，从管片拼装到浆液最终凝固紧贴管片与土体，刚脱出盾尾的管片被注浆浆液包裹，由于浆液浮力大于管片自重并且存在一定凝结时间，管片或多或少会发生上浮，导致管片产生错台等安全问题，隧道管片上浮问题是盾构施工中备受关注及研究的问题。盾构机尾部注浆压力、注浆量、浆液配比等因素均会影响管片的受力，为探究盾构隧道的上浮机理，需对浆液中管片各个部分的受力进行分析。
如中国专利文献(申请号CN105606273A)公开了一种注浆专用压力表及注浆压力测试系统，使用应变片式压力传感器进行压力测量，解决了传统指针压力表附着凝固浆液残渣而失去作用指针晃动、读数较为困难和使用寿命较短的问题。
如中国专利文献(申请号CN107449542A)公开了一种新型压力测试装置，通过设置橡胶管和储油仓作为传递力的中介，使得水泥浆液与压力表隔开，实现了保护压力表的效果，解决了水泥浆液进入压力表内部在高压的作用下发生固化而堵塞压力表的问题。
如中国专利文献(申请号CN210598976U)公开了一种盾构机尾部注浆压力测试装置，在管片中预埋圆形压力传感器的方式避免了现场开槽造成的管片结构损伤，且通过直接接触注浆浆液测量注浆压力，为盾构隧道设计与施工提供了数据依据。
上述发明均只能测试浆液固定一个面受到的压力，而在实际的盾构隧道中，当管片脱离盾尾并完全浸没在浆液中时，由于侧面为一个圆环，管片各点处的压力由于深度及角度的变化而变化，仅测试一个点处一个面的浆液压力不能代表整体的浆液压力。此外，采用土压力盒作为压力传感器，既不存在浆液堵塞问题，装置也简单易操作。
针对上述技术问题，故需要进行改进。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，设计巧妙，操作简便，测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置及其使用方法。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，沿其高度方向依次布设有至少两个试验组件包括敞口玻璃箱，玻璃盖；两个试验组件通过数据线连接，敞口玻璃箱上安装有玻璃盖，玻璃盖与敞口玻璃箱形成有出线口，数据线穿过出线口，与数据采集仪连接。
作为本发明的一种优选方式，所述试验组件设置有三个，沿着敞口玻璃箱的侧壁高度方向等距布设；
作为本发明的一种优选方式，最底部的试验组件与敞口玻璃箱底部留有距离。
作为本发明的一种优选方式，所述试验组件包括钢棒、微型土压力盒、螺栓和指针；微型土压力盒安装于钢棒的端部，位于敞口玻璃箱内部，钢棒另一侧与螺栓、指针焊接并固定于敞口玻璃箱的外侧边，刻度盘穿过钢棒固定于敞口玻璃箱侧边。
作为本发明的一种优选方式，所述钢棒横截面为圆形，底部为正方形。
作为本发明的一种优选方式，所述敞口玻璃箱底部为正方形，材料为有机玻璃。
作为本发明的一种优选方式，所述敞口玻璃箱内侧中部设置有与钢棒相对应的定位孔，钢棒插接于定位孔内。
作为本发明的一种优选方式，所述敞口玻璃箱外侧中部与定位孔位置相对应处形成有螺纹孔，螺栓装配于螺纹孔内。
作为本发明的一种优选方式，所述刻度盘通过硅胶固定在敞口玻璃箱侧壁，且刻度盘内部预留所匹配的螺栓孔洞。
一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一，前期准备；先将焊好后的钢棒通过螺栓连接与玻璃箱固定，再取下玻璃盖；
步骤二，用胶布将数据线贴于钢棒与玻璃箱内壁使其固定，在钢棒与玻璃箱内壁交界处预留2cm的长度方便螺栓移动，线头预留在玻璃箱外；
步骤三，倒入一种配比的惰性浆液，边倒边用捣棒上下捣实，保证箱内浆液充分分布，至浆液略微满出敞口玻璃箱；
步骤四，数据线头穿过出线口后盖上玻璃盖，连接数据采集仪；
步骤五，转动不同深度的指针到一定角度，记录数据采集仪上的读数，经过换算可以得到不同深度不同角度的压力情况。
本发明的有益效果是：
1、本浆液压力测试装置可以分别考虑深度、角度和浆液配合比对浆液压力的影响，得到不同配比、不同深度、不同角度下的侧压力系数变化，对于探究盾构管片上浮的受力机理有重要意义，具有材料简单、结构简单、操作便捷的优点；
2、使用土压力盒作为压力传感器，不存在堵塞问题，此外采用硅胶固定的形式，可对使用过后土压力盒进行拆卸从而进行重复利用，有较高的使用价值。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是本发明实施例钢棒的结构详图；
图3是本发明实施例图1刻度盘处的剖面图；
图中附图标记：钢棒1，微型土压力盒2，螺栓3，微型土压力盒4，玻璃盖5，刻度盘6，指针7，数据采集仪8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
实施例：如图1-3所示，本发明公开一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，包括敞口玻璃箱4，敞口玻璃箱4底部为正方形，材料为有机玻璃；，包括敞口玻璃箱4和玻璃盖5；两个试验组件通过数据线连接，敞口玻璃箱4上安装有玻璃盖5，玻璃盖5与敞口玻璃箱4形成有出线口，数据线穿过出线口，与数据采集仪8连接。
具体的，所述试验组件设置有三个，沿着敞口玻璃箱4的侧壁高度方向等距布设；最底部的试验组件与敞口玻璃箱4底部留有距离；所述试验组件包括钢棒1、微型土压力盒2、螺栓3和指针7；微型土压力盒2安装于钢棒1的端部，位于敞口玻璃箱4内部，钢棒1另一侧与螺栓3、指针7焊接并固定于敞口玻璃箱4的外侧边，刻度盘6穿过钢棒1固定于敞口玻璃箱4侧边；敞口玻璃箱4外侧中部与定位孔位置相对应处形成有螺纹孔，螺栓3装配于螺纹孔内；刻度盘6通过硅胶固定在敞口玻璃箱4侧壁，且刻度盘6内部预留所匹配的螺栓孔洞。本发明使用土压力盒作为压力传感器，不存在堵塞问题，此外采用硅胶固定的形式，可对使用过后土压力盒进行拆卸从而进行重复利用，有较高的使用价值。
敞口玻璃箱4内侧中部设置有与钢棒1相对应的定位孔，钢棒1插接于定位孔内；直径为16mm的实心钢棒1端部切割成半圆，削去部分侧面为正方形，直径16mm、厚5mm的微型土压力盒2通过硅胶粘在钢棒1的切割对应位置处。
其中，螺栓3型号M20，螺栓3与钢棒间存在一个直径过渡区，通过这一过渡区分别与钢棒1和螺栓3焊接，螺栓3另一端端口与指针7焊接。
如图1、图3所示，玻璃箱4侧边中央位置处相隔同等距离预留有与M20匹配的螺纹孔，刻度盘6通过硅胶固定在玻璃箱4上。
如图1所示，玻璃盖5上对应玻璃箱4内壁处预先留有直径为10mm的圆形出线口。
如图1所示，焊接好的钢棒1通过螺栓连接固定在玻璃箱上。再取下玻璃盖5，数据线紧贴钢棒1与玻璃箱4内壁，且在钢棒与玻璃箱内壁交界处预留2cm的长度以便螺栓3移动，线头预留在玻璃箱4外。
如图1所示，倒入惰性浆液，边倒边用捣棒上下捣实，保证箱内浆液充分分布，至浆液略微满出玻璃箱后，数据线头穿过出线口后盖上玻璃盖5，连接数据采集仪8。
一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一，前期准备；先将焊好后的钢棒1通过螺栓连接与玻璃箱4固定，再取下玻璃盖5；
步骤二，用胶布将数据线贴于钢棒1与玻璃箱4内壁使其固定，在钢棒1与玻璃箱4内壁交界处预留2cm的长度方便螺栓移动，线头预留在玻璃箱4外；
步骤三，倒入一种配比的惰性浆液，边倒边用捣棒上下捣实，保证箱内浆液充分分布，至浆液略微满出敞口玻璃箱4；
步骤四，数据线头穿过出线口后盖上玻璃盖，连接数据采集仪8；
步骤五，转动不同深度的指针到一定角度，记录数据采集仪8上的读数，经过换算可以得到不同深度不同角度的压力情况。
本发明通过转动不同深度的钢棒到不同角度，得出不同配比的惰性浆液所对应的压力系数，其钢棒端部一侧设有微型土压力盒，另一侧与螺栓、指针焊接并固定于敞口玻璃箱侧边，刻度盘穿过钢棒固定于敞口玻璃箱侧边，数据线穿过所述玻璃盖预留出线口，与数据采集仪连接。本发明对于探究盾构管片上浮的受力机理有重要意义，具有材料简单、结构简单、操作便捷的优点；使用土压力盒作为压力传感器，不存在堵塞问题，此外采用硅胶固定的形式，可对使用过后土压力盒进行拆卸从而进行重复利用，有较高的使用价值。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：钢棒1，微型土压力盒2，螺栓3，微型土压力盒4，玻璃盖5，刻度盘6，指针7，数据采集仪8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：沿其高度方向依次布设有至少两个试验组件，包括敞口玻璃箱(4)，玻璃盖(5)；两个试验组件通过数据线连接，敞口玻璃箱(4)上安装有玻璃盖(5)，玻璃盖(5)上留有出线口，数据线穿过出线口，与数据采集仪(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述试验组件设置有三个，沿着敞口玻璃箱(4)的侧壁高度方向等距布设。
3.根据权利要求2所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：最底部的试验组件与敞口玻璃箱(4)底部留有距离。
4.根据权利要求3所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述试验组件包括钢棒(1)、微型土压力盒(2)、螺栓(3)和指针(7)；微型土压力盒(2)安装于钢棒(1)的端部，位于敞口玻璃箱(4)内部；钢棒(1)另一侧与螺栓(3)、指针(7)焊接并固定于敞口玻璃箱(4)的外侧边，刻度盘(6)穿过钢棒(1)固定于敞口玻璃箱(4)侧边。
5.根据权利要求4所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述钢棒(1)横截面为圆形，底部为正方形。
6.根据权利要求4所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述敞口玻璃箱(4)底部为正方形，材料为有机玻璃。
7.根据权利要求6所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述敞口玻璃箱(4)内侧中部设置有与钢棒(1)相对应的定位孔，钢棒(1)插接于定位孔内。
8.根据权利要求7所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述敞口玻璃箱(4)外侧中部与定位孔位置相对应处形成有螺纹孔，螺栓(3)装配于螺纹孔内。
9.根据权利要求4所述的一种测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置，其特征在于：所述刻度盘(6)通过硅胶固定在敞口玻璃箱(4)侧壁，且刻度盘(6)内部预留所匹配的螺栓孔洞。
10.一种如权利要求1-9所述的测不同角度及深度惰性浆液压力的试验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，前期准备；先将焊好后的钢棒(1)通过螺栓连接与玻璃箱(4)固定，再取下玻璃盖(5)；
步骤二，用胶布将数据线贴于钢棒(1)与玻璃箱(4)内壁使其固定，在钢棒(1)与玻璃箱(4)内壁交界处预留2cm的长度方便螺栓移动，线头预留在玻璃箱(4)外；
步骤三，倒入一种配比的惰性浆液，边倒边用捣棒上下捣实，保证箱内浆液充分分布，至浆液略微满出敞口玻璃箱(4)；
步骤四，数据线头穿过出线口后盖上玻璃盖，连接数据采集仪(8)；
步骤五，转动不同深度的指针到一定角度，记录数据采集仪(8)上的读数，经过换算可以得到不同深度不同角度的压力情况。
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