CN114737551A - 一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，属于地质勘察工程技术领域。一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，包括：检测筒，检测筒侧壁开设有通槽一；扩容腔上设置有密封气囊；管道二与扩容腔之间通过隔离气囊配合；调节座内转动设置有驱动螺盘，检测筒内壁开设有与驱动螺盘相配合的螺纹，调节座的顶部通过多组弧形板连接有盖板，多组弧形板通过弹性板相连，腔体的外侧设置有环形气囊；调节座的底部设置有与分流腔相连通的喷嘴，管道一通过控制阀组与分流腔相连通；本发明通过采用面域压水实验的方式替换现有的点式压水实验，一方面，降低了操作难度、减少了采样次数，大大提升了工作效率，另一方面，检测的数据更全面，更精确。

Description

一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置

技术领域

本发明涉及地质勘察工程技术领域，尤其涉及一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置。

背景技术

近年来，随着国家基建工程的蓬勃发展，在桥梁或建筑地基施工中，遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程，溶洞给施工带来很大困难，特别是在溶洞发育地区，由于地下水和地表水的活动，对这些溶洞周围岩石形成长期的溶蚀作用，而这些岩层的结构面或软弱面往往是地下水活动的最好通道，结果沿着结构面形成溶槽、岩溶水、塌陷、漏斗、地下暗河、溶洞等各种形式的岩溶形态。

工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然地质现象和天然建筑材料等；这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。

压水试验装置是利用水泵增压或者水柱自重，将清水压入钻孔试验段，根据一定时间内压入的水量和施加压力大小的关系，计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度的试验，目前的工程建设尤其是在岩溶发达地区的工程建设对于水下隧道或者地铁等低于地下水位的建筑进行测量采样，具有重要的建设意义。

现有技术中，压水实验多是单点、三点或多点实验，采样面有限，多需要重复的多次采样，不仅要求高而且操作繁杂，工作效率较低，另外，在实验时对试验段的密封效果差，容易造成检测数据精度的下降，尤其是对于超深高压的实验段，现有的设备很难达到实验的标准要求，故而工作人员只能根据点式采样的数据进行整体评估，极易造成工程施工的安全隐患，为此，我们提出一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中操作繁杂，采样精度且容易造成施工安全隐患的缺陷，而提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，包括：检测筒，所述检测筒侧壁开设有通槽一；其中，所述检测筒上开设有扩容腔，所述扩容腔上设置有密封气囊；开设在所述检测筒上的管道一和管道二，其中，所述管道二与扩容腔之间通过隔离气囊配合；滑动设置在所述检测筒内的调节座，所述调节座内转动设置有驱动螺盘，所述检测筒内壁开设有与驱动螺盘相配合的螺纹，其中，所述调节座的顶部通过多组弧形板连接有盖板，多组所述弧形板通过弹性板相连，且形成封闭的腔体，所述腔体的外侧设置有环形气囊，所述腔体内通过导管与所述管道一相连通；开设在所述调节座内的分流腔，所述调节座的底部设置有与分流腔相连通的喷嘴，所述管道一通过控制阀组与分流腔相连通。

为了精确控制检测段的长度，优选地，还包括：转动设置在所述调节座内的驱动齿轮，其中，所述驱动齿轮上开设有通孔，所述通孔设置在所述控制阀组与分流腔之间，所述通孔内固定设置有螺旋板；转动设置在所述调节座内的定位轴，其中，所述定位轴上固定连接有从动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮相啮合，所述驱动螺盘固定设置在从动齿轮上。

为了保证调节座升降调节的稳定性，进一步地，所述定位轴的数量为三组，且三组所述定位轴呈圆周均布在所述调节座内。

为了保证螺纹啮合传动的精度，更进一步地，所述调节座上开设有容置槽，所述驱动螺盘转动设置在容置槽内。

为了提升环形气囊的密封效果，优选地，还包括固定设置在所述管道一上的膨胀气囊，所述膨胀气囊设置在所述盖板的顶部，所述管道一上开设有通槽二，所述膨胀气囊包覆在所述通槽二上。

为了提升密封气囊(2)的密封效果，优选地，所述管道二上开设有通槽三，所述隔离气囊包覆在所述通槽三上。

为了精确控制试验段的长度，优选地，所述调节座的底部设置有传感器，所述传感器与检测筒的底部相配合。

为了提升检测筒的通用性，优选地，所述检测筒的上下两端均设置有螺纹柱。

为了确保对检测段的清洁效果，优选地，所述喷嘴的数量设有多组，且多组所述喷嘴呈园周均布在所述调节座的底部。

为了提升压水实验检测的便捷性，优选地，还包括：安装箱，所述安装箱内设置有储水腔；固定设置在所述安装箱内的泵体，所述泵体的输入端延伸至所述储水腔内，所述泵体的输出端设置有控制箱，所述控制箱通过输水管分别与管道一和管道二相连通。

与现有技术相比，本发明提供了一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，具备以下有益效果：

1、该岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，通过采样数据更全面的区域面检测，一方面提升了检测的精度，另一方面，降低了检测过程的繁杂工序，减少了采样点，大大提升了工作效率；

2、该岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，通过对钻孔的内壁进行冲洗，一方面，可以保证检测筒的顺利升降，便于进行压水试压的位置选取，另一方面，可以防止钻孔内的石块或矿石等残渣划破气囊，保证了检测的正常进行；

3、该岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，通过三组驱动螺盘与检测筒内壁的螺纹配合，调节座则会在检测筒内上下滑动的同时自转，从而进一步的提升喷嘴对待检测地形钻孔内壁的清洁效果，进一步的提升气囊的使用寿命；

4、该岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，通过水压将膨胀气囊压缩使其贴合在导管外壁，而膨胀气囊内的水体也会由通槽二进入腔体内，进一步的促使环形气囊膨胀，从而在进行高压实验时，更好的保证测试段的密封性，提升采样数据的精准度。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过采用面域压水实验的方式替换现有的点式压水实验，一方面，降低了操作难度、减少了采样次数，大大提升了工作效率，另一方面，检测的数据更全面，更精确。

附图说明

图1为本发明提出的结构示意图；

图2为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置检测筒的结构示意图一；

图3为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置图2中A部分的结构示意图；

图4为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置图2中B部分的结构示意图；

图5为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置图2中C部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置检测筒的结构示意图二；

图7为本发明提出的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置调节座的结构示意图。

图中：1、检测筒；101、通槽一；102、扩容腔；103、管道一；1031、通槽二；1032、膨胀气囊；104、管道二；1041、通槽三；1042、隔离气囊；105、螺纹柱；2、密封气囊；3、调节座；301、分流腔；302、容置槽；303、传感器；304、喷嘴；4、盖板；401、弧形板；402、弹性板；5、环形气囊；6、驱动齿轮；601、通孔；602、螺旋板；603、控制阀组；7、定位轴；701、从动齿轮；702、驱动螺盘；8、泵体；801、控制箱；802、储水腔；9、安装板；901、安装箱；902、移动履带；903、液压缸；10、打孔设备；11、钻探杆件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图2、图3、图4、图6和图7，一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，包括：检测筒1，检测筒1侧壁开设有多条通槽一101，通槽一101的面积可以根据实验需要自由选择，将原有的点检测替换为采样数据更全面的区域面检测，一方面提升了检测的精度，另一方面，降低了检测过程的繁杂工序，减少了采样点，大大提升了工作效率；其中，检测筒1上开设有扩容腔102，扩容腔102上设置有密封气囊2；开设在检测筒1上的用来通清洗液体的管道一103和用来做超深高压检测供水的管道二104，其中，管道二104与扩容腔102之间通过隔离气囊1042配合，在此处，隔离气囊1042的弹性远大于密封气囊2，也即在同等压力情况下，隔离气囊1042相对于密封气囊2更容易产生变形，另外扩容腔102也在隔离气囊1042和密封气囊2的设置下形成密闭的腔体，在腔体内可以填充惰性气体，如氦氖氩氪等，保证在管道二104内有水压时，隔离气囊1042会被挤压贴附在管道二104的内壁上，从而可以有效的将压力传递给密封气囊2，使密封气囊2扩张出扩容腔102，在检测筒1的上端外表面形成密封圈，防止在测试时，有水流从上方溢出，有效的保证了大面积压水实验的数据准确性，另外，在管道二104上开设有通槽三1041，隔离气囊1042包覆在通槽三1041上，开设在管道二104上的多组通槽三1041，既保证了管道二104内的压力有效的传递到扩容腔102内，又防止隔离气囊1042直接进入扩容腔102内，保证了检测压力的稳定可控，而且当管道二104内无水压或水压低于最低测试水压时，隔离气囊1042会在管道二104内膨胀变形，将扩容腔102内的部分压力转回管道二104内，而密封气囊2也会因为扩容腔102内压力的转移，通过其自身弹力再收回扩容腔102内，防止检测筒1在钻孔内上下滑动时，划伤密封气囊2，有效的提升了密封气囊2的使用寿命；滑动设置在检测筒1内的调节座3，调节座3可以在检测筒1内上下滑动，从而根据需要改变检测的面积和检测的深度位置，对于地地下水位的超深检测位置定点要求较为宽泛，大大降低了工作难度，调节座3上开设有容置槽302，驱动螺盘702转动设置在容置槽302内，检测筒1内壁开设有与驱动螺盘702相配合的螺纹，当驱动螺盘702顺时针转动时，会带动调节座3整体上升，缩小压水实验的检测面积；当驱动螺盘702逆时针转动时，会带动调节座3整体下降，增大压水实验的检测面积，灵活性更高且精度可控，在此处，在调节座3的底部设置有传感器303，传感器303与检测筒1的底部相配合，可以实时测得检测段的长度，二次验证确保检测段长度的可控，其中，调节座3的顶部通过多组弧形板401连接有盖板4，多组弧形板401通过多组硅胶或橡胶材质制成的弹性板402相连，弧形板401与弹性板402的首尾相连形成圆柱面，配合用来封闭圆柱面上下端的盖板4和调节座3形成封闭的腔体，在腔体的外侧设置有环形气囊5，腔体内通过导管与管道一103相连通，用来输送清洁液体的管道一103可以将液体送至腔体内，当送入的液体不流出时，随着压力的增大，会使弹性板402向腔体外侧扩张，从而将环形气囊5挤出腔体，随着压力的增加，环形气囊5会逐渐填充在通槽一101，使调节座3与钻孔壁之间密封，进而实现压水实验检测段底部的封堵，防止实验时水体泄露，保证了压水实验检测的精度，当设置在管道一103和分流腔301之间的控制阀组603导通时，送入的液体会进入开设在调节座3内的分流腔301中，在调节座3的底部设置有与分流腔301相连通的喷嘴304，并且喷嘴304的数量设有多组，且多组喷嘴304呈园周均布在调节座3的底部，随着清洗液的持续进入，清洗液会被加压从喷嘴304喷出，从而对钻孔的内壁进行冲洗，一方面，可以保证检测筒1的顺利升降，便于进行压水试压的位置选取，另一方面，可以防止钻孔内的石块或矿石等残渣划破气囊，保证了检测的正常进行。

本方案，工作人员可以使用现有的压水实验供水设备，方便快捷且学习成本低，通过采用面域压水实验的方式替换现有的点式压水实验，一方面，降低了操作难度、减少了采样次数，大大提升了工作效率，另一方面，检测的数据更全面，更精确，为工作人员提供了更为可靠的参照，保证施工工程的安全有序进行，对于低于地下水位的超深高压压水实验有重要的促进意义。

参照图2、图3、图5、图6和图7，还包括：转动设置在调节座3内的驱动齿轮6，其中，驱动齿轮6上开设有通孔601，通孔601设置在控制阀组603与分流腔301之间，在此处，控制阀组603为可双向导通的电磁控制阀门，方便远程控制，通孔601内固定设置有螺旋板602，当腔体内的水流向分流腔301流动时，会经过螺旋板602推动驱动齿轮6旋转；而转动设置在调节座3内的三组定位轴7，且三组定位轴7呈圆周均布在调节座3内，其中，定位轴7上固定连接有从动齿轮701，驱动齿轮6与从动齿轮701相啮合，驱动螺盘702固定设置在从动齿轮701上，驱动齿轮6在转动时，会通过与从动齿轮701的啮合带着驱动螺盘702转动，从而使调节座3整体在检测筒1内上下滑动，而且由于其是三组驱动螺盘702与检测筒1内壁的螺纹配合，调节座3则会在检测筒1内上下滑动的同时自转，从而进一步的提升喷嘴304对待检测地形钻孔内壁的清洁效果，进一步的提升气囊的使用寿命。

参照图2和图5，还包括固定设置在管道一103上的膨胀气囊1032，膨胀气囊1032设置在盖板4的顶部，管道一103上开设有通槽二1031，膨胀气囊1032包覆在通槽二1031上，在调节座3确定位置后，管道二104测试段注水时，随着注水压力的增加，水压会将膨胀气囊1032压缩使其贴合在导管外壁，而膨胀气囊1032内的水体也会由通槽二1031进入腔体内，进一步的促使环形气囊5膨胀，从而在进行高压实验时，更好的保证测试段的密封性，提升采样数据的精准度。

实施例2：

参照图1、图2和图6，在实施例1的基础上，在检测筒1的上下两端均设置有螺纹柱105，可以将检测筒1安装在打孔设备10的钻探杆件11上，对于软质土壤，可以直接在打孔完毕后立即进行压水实验，减少操作的流程，提升工作效率，但对于硬质岩石土壤，仍需先打孔再进行压水实验，主要是为了保证钻孔时钻探杆件11的强度，防止折断。

实施例3：

参照图1、图2和图6，在实施例1的基础上，专门配备了用来供水实验的安装箱901，安装箱901内设置有储水腔802；固定设置在安装箱901内的泵体8，泵体8的输入端延伸至储水腔802内，泵体8的输出端设置有控制箱801，控制箱801通过输水管分别与管道一103和管道二104相连通，泵体8可以将储水腔802内的水压入试验段，而由控制箱801内的流量计和压力计计量和测定压水的数据，从而计算出试验段的单位吸水量。

实施例4：

参照图1、图2和图6，在实施例的基础上，增设了可移动的安装板9，并且安装板9的底部设置了由内燃机或电机驱动的移动履带902，更好的适用工程作业，在需要打孔和做压水实验时，可以将安装板9上的液压缸903伸出，保持安装板9水平，从而进行后续的钻孔作业和压水实验，一体式操作，不仅可以降低操作难度，提升公祖效率，而且可以节省大量的实验成本，并保证实验数据的精确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，包括：

检测筒(1)，所述检测筒(1)侧壁开设有通槽一(101)；

其中，所述检测筒(1)上开设有扩容腔(102)，所述扩容腔(102)上设置有密封气囊(2)；

开设在所述检测筒(1)上的管道一(103)和管道二(104)，

其中，所述管道二(104)与扩容腔(102)之间通过隔离气囊(1042)配合；

滑动设置在所述检测筒(1)内的调节座(3)，所述调节座(3)内转动设置有驱动螺盘(702)，所述检测筒(1)内壁开设有与驱动螺盘(702)相配合的螺纹，

其中，所述调节座(3)的顶部通过多组弧形板(401)连接有盖板(4)，多组所述弧形板(401)通过弹性板(402)相连，且形成封闭的腔体，所述腔体的外侧设置有环形气囊(5)，所述腔体内通过导管与所述管道一(103)相连通；

开设在所述调节座(3)内的分流腔(301)，所述调节座(3)的底部设置有与分流腔(301)相连通的喷嘴(304)，所述管道一(103)通过控制阀组(603)与分流腔(301)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，还包括：

转动设置在所述调节座(3)内的驱动齿轮(6)，

其中，所述驱动齿轮(6)上开设有通孔(601)，所述通孔(601)设置在所述控制阀组(603)与分流腔(301)之间，所述通孔(601)内固定设置有螺旋板(602)；

转动设置在所述调节座(3)内的定位轴(7)，

其中，所述定位轴(7)上固定连接有从动齿轮(701)，所述驱动齿轮(6)与从动齿轮(701)相啮合，所述驱动螺盘(702)固定设置在从动齿轮(701)上。

3.根据权利要求2所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述定位轴(7)的数量为三组，且三组所述定位轴(7)呈圆周均布在所述调节座(3)内。

4.根据权利要求2或3所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述调节座(3)上开设有容置槽(302)，所述驱动螺盘(702)转动设置在容置槽(302)内。

5.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，还包括固定设置在所述管道一(103)上的膨胀气囊(1032)，所述膨胀气囊(1032)设置在所述盖板(4)的顶部，所述管道一(103)上开设有通槽二(1031)，所述膨胀气囊(1032)包覆在所述通槽二(1031)上。

6.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述管道二(104)上开设有通槽三(1041)，所述隔离气囊(1042)包覆在所述通槽三(1041)上。

7.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述调节座(3)的底部设置有传感器(303)，所述传感器(303)与检测筒(1)的底部相配合。

8.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述检测筒(1)的上下两端均设置有螺纹柱(105)。

9.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，所述喷嘴(304)的数量设有多组，且多组所述喷嘴(304)呈园周均布在所述调节座(3)的底部。

10.根据权利要求1所述的一种岩溶地区低地下水位超深高压压水实验装置，其特征在于，还包括：

安装箱(901)，所述安装箱(901)内设置有储水腔(802)；

固定设置在所述安装箱(901)内的泵体(8)，所述泵体(8)的输入端延伸至所述储水腔(802)内，所述泵体(8)的输出端设置有控制箱(801)，所述控制箱(801)通过输水管分别与管道一(103)和管道二(104)相连通。

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