CN117092012A - 一种隧道开挖围岩渗水试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道开挖围岩渗水试验装置，属于围岩渗水试验领域，包括工作台，工作台上侧固定连接斜管，斜管内装有加压水，斜管侧面设有多个对接管，对接管端头呈弧形卡槽，对接管上设有阀门；所述工作台设有夹持测量装置，所述夹持测量装置包括滑块，工作台设有滑槽，滑块滑动连接在滑槽内，工作台一侧固定连接伸缩气缸，伸缩气缸的气缸杆与滑块固定连接，滑块上侧铰接连接支撑板且转轴上装有扭簧，所述支撑板设有支撑套管，支撑套管内固定连接管状试件，支撑套管底部固定连接带刻度线的测量管。本发明通过多次对多个不同位置、不同深度开挖的管状试件进行渗漏试验，能够由一个斜管模拟不同深度底下水压对围岩渗漏的影响，从而方便对比。
Description
技术领域
本发明涉及围岩渗水试验技术领域，尤其涉及一种隧道开挖围岩渗水试验装置。
背景技术
为缩短距离和避免大坡道从而选择在山岭或丘陵下穿越开凿修建隧道。山体中的隧道在修建时需要在岩石地下工程中进行岩石开挖，改变周围岩体而形成围岩。
现阶段主要采用采集的筒柱状岩石试样模拟效果较差，如专利公告号CN115235979B的隧道开挖卸荷围岩渗水试验装置，一方面不能模拟处于不同深度围岩受不同水压力造成的渗漏影响，另一方面不便于批量化、多个试件对比试验。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种隧道开挖围岩渗水试验装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种隧道开挖围岩渗水试验装置，包括工作台，工作台上侧固定连接斜管，斜管内装有加压水，斜管侧面设有多个对接管，对接管端头呈弧形卡槽，对接管上设有阀门；
所述工作台设有夹持测量装置，所述夹持测量装置包括滑块，工作台设有滑槽，滑块滑动连接在滑槽内，工作台一侧固定连接伸缩气缸，伸缩气缸的气缸杆与滑块固定连接，滑块上侧铰接连接支撑板且转轴上装有扭簧，所述支撑板设有支撑套管，支撑套管内固定连接管状试件，支撑套管底部固定连接带刻度线的测量管。
作为本发明的一种优选方式，所述支撑板设有安装孔，安装孔内转动连接衬管，衬管内轴向滑动连接支撑套管，衬管与支撑套管之间固定连接第一弹簧；
所述支撑板上侧同轴固定连接弧形板，弧形板一侧设有斜面，所述支撑套管外侧转动连接圆柱，所述圆柱能够滚动到斜面上。
作为本发明的一种优选方式，所述衬管固定连接外齿环，所述支撑板固定连接驱动电机，驱动电机的主轴固定连接第一齿轮，所述第一齿轮与外齿环相啮合。
作为本发明的一种优选方式，所述弧形卡槽固定连接仿形胶条。
作为本发明的一种优选方式，所述支撑板一侧固定连接挂耳。
作为本发明的一种优选方式，所述工作台上侧间隔固定连接多个斜块，所述支撑板一端转动连接滚轮，所述滚轮能够滚动到斜块上。
作为本发明的一种优选方式，所述滚轮为橡胶轮。
作为本发明的一种优选方式，所述支撑套管内管壁设有橡胶垫，所述支撑套管螺纹连接锁紧杆。
作为本发明的一种优选方式，所述支撑板的转轴固定连接轴键，所述工作台上侧固定连接立板，所述立板设有导向孔，所述支撑板的转轴与导向孔能够定位适配，所述导向孔内壁设有卡槽，所述卡槽与轴键对应设置。
本发明的优点在于：本发明所提供的一种隧道开挖围岩渗水试验装置通过在支撑套管内固定连接管状试件，管状试件由开挖隧道围岩的不同深度采用钻筒钻取，管状试件的外壁能够形成光滑的切取面，以两个管状试件为例，浅层的管状试件插入位于上方的支撑套管内，底层的管状试件插入位于下方的支撑套管内，支撑板转动到相应的角度，伸缩气缸推动滑块沿滑槽滑动，管状试件的外壁对准对接管的弧形卡槽后，使得管状试件的外壁与对接管的出口形成封闭区域，打开阀门，斜管内水由对接管涌水，若管状试件由于围岩缝隙造成渗漏或涌水，渗入到管状试件内的水由支撑套管汇聚到下方的测量管内，测定单位时间内渗出水量，并通过多次对多个不同位置、不同深度开挖的管状试件进行渗漏试验，能够由一个斜管模拟不同深度底下水压对围岩渗漏的影响，从而方便对比。
本发明通过驱动电机通过第一齿轮驱使外齿环带着衬管转动，支撑套管跟随衬管同步转动，圆柱沿着斜面滚动到弧形板的顶部，使得支撑套管相对衬管往外伸出，第一弹簧形成拉伸，当圆柱完全离开弧形板后，在第一弹簧的回复力下，支撑套管带着夹持的管状试件往下振荡，使得管状试件和支撑套管内壁挂的水珠便于落入测量管内，在渗流量小的时候，避免水珠存留在管状试件上，而造成测量的渗流量存在较大偏差，另一方面，由于管状试件随同支撑套管自转和相对衬管轴向位置变化，从而对接管的端口在管状试件外壁呈螺旋状运动路径，对取出的管状试件渗漏接触的位置覆盖相对全面，兼顾了不同深度水压测试和针对围岩裂缝存在管状试件的位置不规则，且方便不同管状试件的快速安装和拆卸，试验充分全面。
附图说明
图1是本发明的基本结构示意图；
图2是图1中的E处局部放大图；
图3是本发明另一视角视图；
图4是图3中的F处局部放大图；
图5是本发明的夹持测量装置的基本结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-5所示，本发明提供的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，包括工作台1，工作台1上侧固定连接斜管2，斜管2呈细长管结构，横截面小而长度大，使得位于不同深度的水压存在差异，斜管2内装有加压水，斜管2上端内部滑动连接活塞，斜管2上端固定连接加压气缸，加压气缸推动活塞在斜管2内下滑，对斜管2内加压，斜管2侧面设有多个对接管3，对接管3端头呈弧形卡槽31，所述弧形卡槽31固定连接仿形胶条311，起到相对密封的效果，对接管3上设有阀门32，阀门32开启或关闭对接管3，并在每个对接管3上设置压力表，显示通过的水流压力；
所述工作台1设有夹持测量装置4，所述夹持测量装置4包括滑块41，工作台1设有滑槽42，滑块41滑动连接在滑槽42内，工作台1一侧固定连接伸缩气缸421，伸缩气缸421的气缸杆与滑块41固定连接，滑块41上侧铰接连接支撑板43且转轴上装有扭簧，所述支撑板43设有支撑套管44，支撑套管44内固定连接管状试件45，支撑套管44底部固定连接带刻度线的测量管46，所述支撑套管44内管壁设有橡胶垫，所述支撑套管44螺纹连接锁紧杆441，用于夹持固定管状试件45。
本发明通过在支撑套管44内固定连接管状试件45，管状试件45由开挖隧道围岩的不同深度采用钻筒钻取，管状试件45的外壁能够形成光滑的切取面，以两个管状试件45为例，浅层的管状试件45插入位于上方的支撑套管44内，底层的管状试件45插入位于下方的支撑套管44内，支撑板43转动到相应的角度，伸缩气缸421推动滑块41沿滑槽42滑动，管状试件45的外壁对准对接管3的弧形卡槽31后，使得管状试件45的外壁与对接管3的出口形成封闭区域，打开阀门32，斜管2内水由对接管3涌水，若管状试件45由于围岩缝隙造成渗漏或涌水，渗入到管状试件45内的水由支撑套管44汇聚到下方的测量管46内，测定单位时间内渗出水量，并通过多次对多个不同位置、不同深度开挖的管状试件45进行渗漏试验，能够由一个斜管2模拟不同深度底下水压对围岩渗漏的影响，从而方便对比。
作为本发明的一种实施方式，如图1-5所示，所述支撑板43设有安装孔，安装孔内转动连接衬管5，衬管5在安装孔内自传，衬管5内轴向滑动连接支撑套管44，衬管5与支撑套管44之间固定连接第一弹簧51；
所述支撑板43上侧同轴固定连接弧形板52，弧形板52一侧设有斜面53，所述支撑套管44外侧转动连接圆柱54，所述圆柱54能够滚动到斜面53上。
所述衬管5固定连接外齿环55，所述支撑板43固定连接驱动电机56，驱动电机56的主轴固定连接第一齿轮57，所述第一齿轮57与外齿环55相啮合。
工作时，驱动电机56通过第一齿轮57驱使外齿环55带着衬管5转动，支撑套管44跟随衬管5同步转动，圆柱54沿着斜面53滚动到弧形板52的顶部，使得支撑套管44相对衬管5往外伸出，第一弹簧51形成拉伸，当圆柱54完全离开弧形板52后，在第一弹簧51的回复力下，支撑套管44带着夹持的管状试件45往下振荡，使得管状试件45和支撑套管44内壁挂的水珠便于落入测量管46内，在渗流量小的时候，避免水珠存留在管状试件45上，而造成测量的渗流量存在较大偏差，另一方面，由于管状试件45随同支撑套管44自转和相对衬管5轴向位置变化，从而对接管3的端口在管状试件45外壁呈螺旋状运动路径，对取出的管状试件45渗漏接触的位置覆盖相对全面，兼顾了不同深度水压测试和针对围岩裂缝存在管状试件45的位置不规则，且方便不同管状试件45的快速安装和拆卸，试验充分全面。
作为本发明的一种实施方式，如图1-5所示，所述支撑板43一侧固定连接挂耳6，利用在工作台1上设置卷扬机或采用移动时吊机，对挂耳6进行悬吊，使得支撑板43在水平状态和倾斜状态下切换，当处于倾斜状态时，便于与倾斜状态的斜管2侧面的对接管3，在支撑板43在水平状态时，则便于测量管46竖直，从而便于读取渗流量，所述工作台1上侧间隔固定连接多个斜块61，所述支撑板43一端转动连接滚轮62，所述滚轮62能够滚动到斜块61上，所述滚轮62为橡胶轮；支撑板43的转轴上的扭簧，使得支撑板43能够转动呈水平状态，在支撑板43水平时，滚轮62支撑在工作台1上，随着滑块41带着支撑板43在滑槽42内回退，滚轮62在工作台1上滚动，当滚轮62滚动到斜块61上，支撑板43转动并且其转轴上的扭簧蓄力，在滚轮62离开斜块61后，使得支撑板43回转并滚轮62下降碰撞到工作台1，使得支撑板43、支撑套管44和测量管46振动，便于渗流的水汇集到测量管46进行度数，度数完成后，由测量管46下端的释放阀排空液体，吊机通过挂耳6将支撑板43吊起呈倾斜状，便可以进行后续其他管状试件45的测试。
作为本发明的一种实施方式，如图1-5所示，所述支撑板43的转轴固定连接轴键7，所述工作台1上侧固定连接立板71，所述立板71设有导向孔72，所述支撑板43的转轴与导向孔72能够定位适配，所述导向孔72内壁设有卡槽73，所述卡槽73与轴键7对应设置；在支撑板43转动到需要与对接管3对正的角度，由于悬吊造成支撑板43角度不精准，通过轴键7与卡槽73的插配定位，便于支撑板43与对接管3对接。
工作时，在支撑套管44内固定连接管状试件45，伸缩气缸421推动滑块41沿滑槽42滑动，管状试件45的外壁对准对接管3的弧形卡槽31后，使得管状试件45的外壁与对接管3的出口形成封闭区域，打开阀门32，斜管2内水由对接管3涌水，渗入到管状试件45内的水由支撑套管44汇聚到下方的测量管46内，测定单位时间内渗出水量，并通过多次对多个不同位置、不同深度开挖的管状试件45进行渗漏试验，能够由一个斜管2模拟不同深度底下水压对围岩渗漏的影响；
在渗水试验过程中，驱动电机56通过第一齿轮57驱使外齿环55带着衬管5转动，支撑套管44跟随衬管5同步转动，圆柱54沿着斜面53滚动到弧形板52的顶部，使得支撑套管44相对衬管5往外伸出，第一弹簧51形成拉伸，当圆柱54完全离开弧形板52后，在第一弹簧51的回复力下，支撑套管44带着夹持的管状试件45往下振荡，使得管状试件45和支撑套管44内壁挂的水珠便于落入测量管46内，在渗流量小的时候，避免水珠存留在管状试件45上，而造成测量的渗流量存在较大偏差，另一方面，由于管状试件45随同支撑套管44自转和相对衬管5轴向位置变化，从而对接管3的端口在管状试件45外壁呈螺旋状运动路径，对取出的管状试件45渗漏接触的位置覆盖相对全面，兼顾了不同深度水压测试和针对围岩裂缝存在管状试件45的位置不规则，且方便不同管状试件45的快速安装和拆卸，试验充分全面。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种隧道开挖围岩渗水试验装置，包括工作台（1），工作台（1）上侧固定连接斜管（2），斜管（2）内装有加压水，其特征在于：斜管（2）侧面设有多个对接管（3），对接管（3）端头呈弧形卡槽（31），对接管（3）上设有阀门（32）；
所述工作台（1）设有夹持测量装置（4），所述夹持测量装置（4）包括滑块（41），工作台（1）设有滑槽（42），滑块（41）滑动连接在滑槽（42）内，工作台（1）一侧固定连接伸缩气缸（421），伸缩气缸（421）的气缸杆与滑块（41）固定连接，滑块（41）上侧铰接连接支撑板（43）且转轴上装有扭簧，所述支撑板（43）设有支撑套管（44），支撑套管（44）内固定连接管状试件（45），支撑套管（44）底部固定连接带刻度线的测量管（46）。
2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述支撑板（43）设有安装孔，安装孔内转动连接衬管（5），衬管（5）内轴向滑动连接支撑套管（44），衬管（5）与支撑套管（44）之间固定连接第一弹簧（51）；
所述支撑板（43）上侧同轴固定连接弧形板（52），弧形板（52）一侧设有斜面（53），所述支撑套管（44）外侧转动连接圆柱（54），所述圆柱（54）能够滚动到斜面（53）上。
3.根据权利要求2所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述衬管（5）固定连接外齿环（55），所述支撑板（43）固定连接驱动电机（56），驱动电机（56）的主轴固定连接第一齿轮（57），所述第一齿轮（57）与外齿环（55）相啮合。
4.根据权利要求1所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述弧形卡槽（31）固定连接仿形胶条（311）。
5.根据权利要求1所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述支撑板（43）一侧固定连接挂耳（6）。
6.根据权利要求5所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述工作台（1）上侧间隔固定连接多个斜块（61），所述支撑板（43）一端转动连接滚轮（62），所述滚轮（62）能够滚动到斜块（61）上。
7.根据权利要求6所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述滚轮（62）为橡胶轮。
8.根据权利要求1所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述支撑套管（44）内管壁设有橡胶垫，所述支撑套管（44）螺纹连接锁紧杆（441）。
9.根据权利要求1所述的一种隧道开挖围岩渗水试验装置，其特征在于：所述支撑板（43）的转轴固定连接轴键（7），所述工作台（1）上侧固定连接立板（71），所述立板（71）设有导向孔（72），所述支撑板（43）的转轴与导向孔（72）能够定位适配，所述导向孔（72）内壁设有卡槽（73），所述卡槽（73）与轴键（7）对应设置。
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