CN113533693A - 一种触变泥浆携岩能力模拟试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地下工程试验技术领域，具体涉及一种触变泥浆携岩能力模拟试验平台。本发明通过以下技术方案得以实现：一种触变泥浆携岩能力模拟试验平台，包含注浆装置、外管道、用于模拟顶进管道的内管道，内管道与外管道之间存在用于放置岩石碎屑的置物区，该触变泥浆携岩能力模拟试验平台还包含将触变泥浆均匀排放至置物区中的多个出浆器、用于调整内管道倾斜程度的坡度调节装置及用于支撑外管道的支撑装置。本发明可根据实际施工情况调整模拟平台结构，模拟不同施工场景中触变泥浆的携岩能力，得到适合实际施工场景的触变泥浆配比及注浆方案。
Description
技术领域
本发明属于地下工程试验技术领域，具体涉及一种触变泥浆携岩能力模拟试验平台。
背景技术
地下管道敷设施工方法大多采用顶管施工法，顶管施工法是指在不挖开地表的情况下，以液压为动力将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进至顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。顶管施工中常使用触变泥浆，触变泥浆与管道外部的土体混合后起到润滑减阻的作用，减小管道顶进阻力，遇到硬质岩石时，为防止岩石碎屑过多造成管道抱死，需要触变泥浆携带岩石碎屑排出，不同配比的触变泥浆携岩能力不同。
在实际顶管施工前常采用模拟实验装置模拟实际情况，得出有效的施工方案。如公开号为CN109738221A的中国专利文件公开了一种顶管施工的室内试验模拟系统，包括顶管机构、切土机构、注浆系统等。使用时切土机构中的刀盘将土体挖开，管道随即顶入挖开的土体中，同时，设置在管道外壁的注浆口排放触变泥浆，减少管道顶进阻力。但该系统在使用时存在如下问题：实际施工中，触变泥浆的配比及注浆方案都需要根据实际施工需求改变，以达到最好的携岩效果。因此模拟装置需要能够模拟实际的施工场景，但该系统中的注浆机构及顶管机构结构固定，无法调整结构模拟不同施工场景，即无法得到携岩效果好的触变泥浆配比及注浆方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种触变泥浆携岩能力模拟试验平台，可根据实际施工情况调整模拟平台结构，模拟不同施工场景中触变泥浆的携岩能力，得到适合实际施工场景的触变泥浆配比及注浆方案。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：
一种触变泥浆携岩能力模拟平台，包含注浆装置，所述注浆装置包含注浆机及注浆管道，该触变泥浆携岩能力模拟平台还包含内管道、设置在所述内管道外部的外管道和用于调整所述内管道倾斜程度的坡度调节装置，所述内管道在轴向方向上设有两套或两套以上出浆器，所述内管道与所述外管道之间存在用于放置岩石碎屑的置物区，所述注浆管道一端与所述注浆机连接，另一端连接所述出浆器，所述出浆器将触变泥浆灌入所述置物区，所述外管道设有用于排出触变泥浆及岩石碎屑的出口。
由此，在本案中，内管道用于模拟实际施工中的顶进管道，内管道外部设有外管道，岩石碎屑置于内外管道之间的置物区中，用于模拟顶进管道顶进土体时需要排出的岩石碎屑。注浆机将触变泥浆输送至注浆管道，注浆管道将触变泥浆输送至其中一个出浆器，出浆器将触变泥浆输送至置物区，使触变泥浆与置物区中的岩石碎屑接触后携带岩石碎屑从外管道的出口排出，操作人员通过观察排出的触变泥浆中携带岩石碎屑的情况判断触变泥浆的携岩能力。该平台中，内管道在轴向方向上设有两套或两套以上出浆器，注浆管道选择与其中一个连通，用于模拟试验在不同位置排放触变泥浆对触变泥浆携岩能力的影响，得出携岩效果好的施工方案，出浆器可为带出浆孔的管道、带出水阀的管道等。
此外，实际施工中，顶进管道顶进土体时会出现坡度，存在坡度后，触变泥浆的流失速度改变，携带岩石的效果也随之改变。因此设置有用于调节内管道倾斜程度的坡度调节装置，通过调节坡度调节装置，改变内管道的倾斜程度，模拟实际施工中的坡度，在本案中，坡度调节装置可为液压千斤顶，液压千斤顶设置在置物区中支撑内管道；也可在置物区中设置与内管道连接的旋转轴，通过旋转轴的旋转带动的翻转。
作为本发明的优选，所述出浆器包含用于与所述注浆管道连通的出浆管道，所述出浆管道设置在所述内管道内部，所述出浆管道上设有用于排放触变泥浆的出浆管口，所述内管道的管壁上设有供所述出浆管口穿过的孔洞。
由此，将出浆管道设置在内管道内部，注浆管道在内管道内部与出浆管道连通，避免了设置在置物区占用空间，造成触变泥浆携带岩石碎屑排出时堵塞，影响试验结果。使用体积较小的出浆管口穿过设置在内管道上的孔洞后将触变泥浆排放至置物区，可防止堵塞。
作为本发明的优选，所述出浆管道为环状管道，所述出浆管道上设有多个所述出浆管口。
由此，在本案中，出浆管道为环状管道，在出浆管道上设有多个出浆管口，多个出浆管口呈环状设置在内管道上，有利于均匀排放触变泥浆，使触变泥浆与各个方向上的岩石碎屑更快的充分接触，更易将岩石碎屑携带排出，有利于直接快速的观察到试验效果。
作为本发明的优选，每个所述出浆管口连接有用于防止触变泥浆携带岩石碎屑回流至所述出浆管道的防泥浆回流部件。
由此，触变泥浆从各个出浆管口排出后，易携带岩石碎屑倒流回出浆管口，造成出浆管道内部堵塞，因此，在每个出浆管口连接有防泥浆回流部件，防止出浆管道堵塞，在本案中，防泥浆回流部件可为单向阀、止回阀等。
作为本发明的优选，所述内管道包含两个或两个以上相互连接的管道单体。
由此，注浆管道与设置在内管道内的各个出浆管道连通时需要手动操作，但由于内管道较长，深处的出浆管道无法连接到，因此需要将内管道设为可拆开的，将内管道从外管道中移出后，打开内管道，将注浆管道与内部的出浆管道连通。在本案中，内管道包含两个管道单体，两个管道单体使用可拆卸的固定装置连接，需要打开时拆除固定装置，结束后使用固定装置固定成内管道，固定装置可为卡扣、螺栓等。
作为本发明的优选，在相邻的所述管道单体之间连接有密封件。
由此，管道单体连接处存在缝隙，为防止触变泥浆从连接处进入内管道内部，需要在连接处使用密封件进行密封处理。在本案中，密封件可为密封胶、防漏胶带等。
作为本发明的优选，所述内管道长度长于所述外管道。
由此，注浆管道连接较深处的出浆管道时需要将内管道打开，内管道在打开之前需要将内管道移出外管道，因此将内管道的长度设置为长于外管道，方便操作人员抓握移出内管道。
作为本发明的优选，包含用于支撑所述外管道的支撑装置。
由此，支撑装置支撑外管道后，使得外管道与地面存在一定高度，当触变泥浆携带岩石碎屑排出外管道后，直接落至地面，防止在出口处堵塞，在本案中，支撑装置可为若干个金属杆或钢架等。
作为本发明的优选，所述外管道设置为透明管道。
由此，将外管道设置为透明管道后，可直接观察触变泥浆携带岩石碎屑移动的过程，判断触变泥浆的携岩能力；待排出外管道后，也可直接观察外管道中岩石碎屑的剩余情况，得出触变泥浆的携岩能力，与观察从外管道出口排出的触变泥浆相比，直接观察透明的外管道更加直观简便，在本案中，外管道可为透明钢化玻璃管道或透明pvc管道等。
作为本发明的优选，所述坡度调节装置包含杆一及杆二，所述杆一与所述杆二活动连接且在竖直方向上可相对移动，所述杆一与所述内管道连接。
由此，在本案中，设有两个坡度调节装置，分别设置在内管道两端。坡度调节装置包含杆一与杆二，杆一与杆二活动连接且在竖直方向上可相对移动，连接方式可为螺纹、卡扣等。杆一另一端与内管道连接，杆二另一端与地面接触，当内管道需要倾斜时，移动杆一和杆二，改变坡度调节装置的高度，即改变内管道的倾斜程度。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1.在内管道轴向方向上设有多个出浆管道，可对比在不同排放位置上的触变泥浆的携岩能力，得出携岩效果好的施工方案。
2.设置有坡度调节装置，模拟实际施工中的坡度，得到在存在坡度的情况下携岩效果好的施工方案。
3.出浆管道为环状管道，并设有多个出浆管口，有利于均匀排放触变泥浆，更直接快速的得到试验效果。
4.将外管道设为透明管道，可直接观察外管道中岩石碎屑的剩余情况，更加直观简便的得出触变泥浆的携岩能力。
5.在每个出浆管道上连接有防泥浆回流部件，防止触变泥浆携带岩石碎屑回流至出浆管道，造成出浆管道堵塞。
附图说明：
图1是实施例1的侧面示意图；
图2是出浆器的侧面示意图；
图3是内管道的示意图。
图中：
1、注浆装置，11、注浆机，12、注浆管道，2、内管道，21、管道单体，3、外管道，4、坡度调节装置，41、杆一，42、杆二，5、出浆器，51、出浆管道，52、出浆管口，53、防泥浆回流部件，6、支撑装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1，如图1、图2及图3所示，一种触变泥浆携岩能力模拟平台，包含注浆装置1、内管道2、外管道3、坡度调节装置4、出浆器5及支撑装置6；注浆装置1包含注浆机11及注浆管道12；内管道2由管道单体21组成；坡度调节装置4包含杆一41与杆二42；出浆器5包含出浆管道51、出浆管口52及防泥浆回流部件53。
内管道2为钢管，外管道3为透明钢化玻璃，内管道2用于模拟实际施工中的顶进管道，内管道2外部设有外管道3，外管道3用于放置岩石碎屑，内管道2与外管道3之间存在的间隙为置物区，岩石碎屑放置于置物区中，用于模拟顶进管道顶进土体时需要排出的岩石碎屑。外管道3一端设有用于排出触变泥浆及岩石碎屑的出口。
内管道2在轴向方向上设有两套以上的出浆器5，出浆管道51设置在内管道2内部，出浆管口52与出浆管道51连通，出浆管口52穿过设置在内管道2上的孔洞后将触变泥浆排放至置物区。注浆管道12可与不同位置的出浆管道51连通，即可在内管道2的不同位置排放触变泥浆，对比观察不同排放位置上的触变泥浆的携岩能力，得出携岩效果好的施工方案。此外，注浆管道12在内管道2内部与出浆管道51连通，避免在置物区连通后，两个管道占用空间造成触变泥浆携带岩石碎屑排出时堵塞，影响试验结果；每个出浆管道51为环形管道，环形管道上设有多个出浆管口52，有利于均匀排放触变泥浆，使触变泥浆与置物区中各个方向上的岩石碎屑更快、更充分的接触，更易将岩石碎屑携带排除，更加快速的观察到试验效果；每个出浆管口52上连接有防泥浆回流部件53，具体为单向阀，防止触变泥浆携带岩石回流至出浆管道51造成堵塞。
注浆管道12与设置在内管道2内的各个出浆管道51连通时需要手动连通，但由于内管道2较长且设置在外管道3内部，深处的出浆管道51无法连接到，因此需要将内管道2移出外管道3后拆开，即内管道2为可拆卸安装的，在本实施例中，内管道2包含两个管道单体21，管道单体21之间使用可拆卸的螺栓固定连接，需要打开时拆除螺栓。此外，内管道2在拆卸之前需要将内管道2移出外管道3，因此将内管道2的长度设置为长于外管道3，方便操作人员抓握移出内管道2。管道单体21连接处存在缝隙，为防止触变泥浆从缝隙进入内管道2内部，需要在连接处使用密封件进行密封处理，密封件为密封胶。
实际施工中，顶进管道顶进土体时会出现坡度，存在坡度后，触变泥浆的流失速度改变，携带岩石的效果也随之改变，模拟平台需要根据实际施工场景模拟坡度。因此设有两个坡度调节装置4，分别设置在内管道2两端。坡度调节装置4包含杆一41与杆二42，杆一41与杆二42活动连接且在竖直方向上可相对移动，连接方式为螺纹连接。杆一41另一端与内管道2连接，杆二42另一端与地面接触，当内管道2需要倾斜时，转动杆一41和杆二42，改变坡度调节装置4的高度，即改变内管道2的倾斜程度。
触变泥浆注入前，先在内管道2与外管道3之间的置物区中放置岩石碎屑，提前配置好触变泥浆，并根据实际施工情况转动杆一41和杆二42，改变内管道2的倾斜程度。注浆机11通过一定的注浆压力将触变泥浆压至注浆管道12，注浆管道12将触变泥浆输送至与其连通的出浆管道51，触变泥浆从出浆管道51上的各个出浆管口52流出，流至放置有岩石碎屑的置物区中，与置物区中的岩石碎屑均匀接触后携带岩石碎屑从外管道3的开口处排出。操作人员观察排出的触变泥浆中携带岩石碎屑的情况，判断该配比或该方案的触变泥浆的携岩效果。
此外，本实施例中，外管道3设为透明钢化玻璃，将外管道3设置为透明钢化玻璃后，可直接观察触变泥浆携带岩石碎屑移动的过程，判断触变泥浆的携岩能力；待排出外管道3后，也可直接观察外管道3中岩石碎屑的剩余情况，得出触变泥浆的携岩能力，与观察从外管道3出口排出的触变泥浆相比，直接观察透明的外管道3更加直观简便。
支撑装置6为若干个支撑外管道3的金属杆，支撑装置6支撑起外管道后，使得外管道与地面存在一定高度，当触变泥浆携带岩石碎屑排出外管道3后，直接落至地面，防止在出口处堵塞。
Claims (10)
1.一种触变泥浆携岩能力模拟平台，包含注浆装置（1），所述注浆装置（1）包含注浆机（11）及注浆管道（12），其特征在于，该触变泥浆携岩能力模拟平台还包含内管道（2）、设置在所述内管道（2）外部的外管道（3）和用于调整所述内管道（2）倾斜程度的坡度调节装置（4），所述内管道（2）在轴向方向上设有两套或两套以上出浆器（5），所述内管道（2）与所述外管道（3）之间存在用于放置岩石碎屑的置物区，所述注浆管道（12）一端与所述注浆机（11）连接，另一端连接所述出浆器（5），所述出浆器（5）将触变泥浆灌入所述置物区，所述外管道（3）设有用于排出触变泥浆及岩石碎屑的出口。
2.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述出浆器（5）包含用于与所述注浆管道（12）连通的出浆管道（51），所述出浆管道（51）设置在所述内管道（2）内部，所述出浆管道（51）上设有用于排放触变泥浆的出浆管口（52），所述内管道（2）的管壁上设有供所述出浆管口（52）穿过的孔洞。
3.根据权利要求2所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述出浆管道（51）为环状管道，所述出浆管道（51）上设有多个所述出浆管口（52）。
4.根据权利要求3所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，每个所述出浆管口（52）连接有用于防止触变泥浆携带岩石碎屑回流至所述出浆管道（51）的防泥浆回流部件（53）。
5.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述内管道（2）包含两个或两个以上相互连接的管道单体（21）。
6.根据权利要求5所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，在相邻的所述管道单体（21）之间连接有密封件。
7.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述内管道（2）长度长于所述外管道（3）。
8.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，包含用于支撑所述外管道（3）的支撑装置（6）。
9.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述外管道（3）设置为透明管道。
10.根据权利要求1所述的一种触变泥浆携岩能力模拟平台，其特征在于，所述坡度调节装置（4）包含杆一（41）及杆二（42），所述杆一（41）与所述杆二（42）活动连接且在竖直方向上可相对移动，所述杆一（41）与所述内管道（2）连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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