CN117947771B - 一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法，属于黄土场地注水领域，其中注水系统包括注水管，注水管包括具有相对旋转功能的外管和内管，内管的底部通过转动结构与外管转动连接，外管上均匀设置有若干外注水孔，内管由上到下依次包括管一、管二、管三，管一、管二、管三上设置有不同密度的若干内注水孔，内管内设置有用于控制内管旋转的控制杆；注水管注水部位的不同土层中设置有若干水分传感器，水分传感器，水分传感器通过数据线与水分分析仪连接，水分分析仪通过数据线与控制系统连接。本发明采用上述注水系统及注水方法，能够在湿陷性黄土中分层定量注水，解决注水不均匀以及水资源浪费的问题。

Description

一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法

技术领域

本发明涉及黄土场地注水技术领域，尤其涉及一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法。

背景技术

我国黄土分布广泛，其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%。我国西北地区多为湿陷性黄土，湿陷性黄土在未受水浸湿的情况下强度较高，压缩性较小，但在受压情况下，受水浸湿后，湿陷性黄土的强度将迅速降低，引发湿陷性变形。目前针对湿陷性黄土的处理方法有挤密法、预浸水法等。地基处理时，在不改变地基土含水量的情况下，挤密法对地基土的作用范围较小，效果较差，此时需对地基土注水增湿来改善挤密法处理效果。然而在处理场地时，在采用井孔注水的方式进行地基土预增湿时，如果施工工艺参数控制不当，可能会导致水分入渗不均，进而引发一些问题。例如，在挤密桩的施工成孔过程中，可能会发生塌孔现象。此外，挤密桩还可能会发生缩颈现象。如果不加控制地进行注水，可能会导致场地产生不均匀塌陷，这是因为水分入渗的不均匀性导致的。场地塌陷可能会导致场地变得泥泞，这不仅会影响场地的使用效果，还可能对场地上的设备和建筑物造成损害。因此，需要解决地基土注水不均问题，并能够精准控制不同土层注水量，使不同高度水分含量不同的地基土含水量同时达到施工要求，且能够节约水源。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法，在湿陷性黄土中实现分层定量均匀注水，并起到节约水资源的作用。

为实现上述目的，本发明提供了一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，包括注水管，注水管包括具有相对旋转功能的外管和内管，内管设置于外管内，内管的底部通过转动结构与外管转动连接，外管上均匀设置有若干外注水孔，内管由上到下依次包括管一、管二、管三，管一、管二、管三上设置有不同密度的若干内注水孔，内管内设置有用于控制内管旋转的控制杆。

优选的，注水管注水部位的不同土层中设置有若干水分传感器，水分传感器通过数据线与水分分析仪连接，水分分析仪通过数据线与控制系统连接。

优选的，外管的底部为封闭式，转动结构包括设置于外管内部底端的凹槽与钢珠，钢珠设置于凹槽处，内管的底端通过钢珠与外管转动连接。

优选的，凹槽的直径大于钢珠的直径。

优选的，内注水孔包括孔一、孔二和孔三，孔一设置于管一上，孔二设置于管二上，孔三设置于管三上，每一列孔一与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为5°，每一列孔二与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为10°，每一列孔三与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为15°。

优选的，相邻的每一列孔一之间的角度为20°，相邻的每一列孔二之间的角度为40°，相邻的每一列孔三之间的角度为60°。

优选的，管一、管二、管三为一体式结构。

优选的，内管顶部设置有密封盖，密封盖上设置有指针，外管的顶部设置有0°、5°、10°、15°、20°的角度刻度，内管与进水管连接。

优选的，外注水孔上均设置有过滤网。

本发明还提供了一种在湿陷性黄土场地分层注水方法，包括以下步骤：

步骤一，接通电源，通过进水管将水注入到注水管内管中，当注水量达到注水要求时，关闭水源；

步骤二，开始注水，当内管密封盖上刻度指向外管上0°位置，内管与外管没有注水孔对齐，控制内管旋转到5°时，第一层管一的孔一与外管外注水孔对齐，进行第一层地基土注水；

步骤三，当第一层地基土含水量达到要求时，继续控制内管旋转到10°，第一层管一的注水关闭，第二层管二的孔二与外管外注水孔对齐，进行第二层地基土注水；

步骤四，当第二层地基土含水量达到要求，控制内管旋转到15°，第二层管二的注水关闭，第三层管三的孔三与外管外注水孔对齐，进行第三层地基土注水；

步骤五，当第三层地基土含水量达到要求时，控制内管旋转20°，使内管所有层内注水孔与外管外注水孔错开，注水关闭，剩余水留存在注水管内部，完成分层定量注水。

本发明具有以下有益效果：

本发明根据湿陷性黄土地基的预浸水处理原则，结合实际工程建设中的操作方式，在现有的基础上，对现有的处理方式进行了改进；本发明使用方便，能够对地基湿陷性黄土的分层精准注水，使不同含水量的土层达到最优含水率的过程，并且能够监测注水时周围土层的含水率；多个水分传感器的分布，能够精确测量出土层含水率，从而在达到最优含水率时能够立刻停止，科学精准，节约水资源。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种在湿陷性黄土场地分层注水系统实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的注水管结构示意图；

图3为本发明实施例的内管结构示意图；

图4为图2中A处结构放大示意图；

图5为本发明实施例的注水管角度刻度示意图。

附图说明

1、外管；2、控制杆；3、数据线；4、水分分析仪；5、控制系统；6、水分传感器；7、水表；8、进水管；9、密封盖；10、外注水孔；11、内管；12、钢球；13、管一；14、管二；15、管三；16、孔一；17、孔二；18、孔三；19、电机；20、支杆。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，包括注水管，注水管包括具有相对旋转功能的外管1和内管11，内管11设置于外管1内。外管1的底部为封闭式，内管11与外管1构成一个密闭管。内管11与进水管8连接，通过进水管8向内管11内部进行注水。进水管8上设置有用于控制进水量的水表7，能控制总注水量。外管1上均匀设置有若干外注水孔10，外注水孔10上设置滤网，防止地基土中泥沙等物质在注水过程中进入注水管内部。

在注水管注水部位周边范围地基土中不同高度分布有多个水分传感器6，水分传感器6通过数据线3与水分分析仪4连接，能够实时检测地基土周边范围土的含水率，水分传感器6通过数据线3与水分分析仪4连接，水分分析仪4通过数据线3与控制系统5连接。控制系统5采用现有的结构，水分传感器6、水分分析仪4、控制系统5均采用现有的方式进行电连。在检测到地基土含水率达到施工要求时，控制系统5能够立即控制内管11转动停止注水。

内管11的底部通过转动结构与外管1转动连接，如图4所示，转动结构包括设置于外管1内部底端的凹槽与钢珠，钢珠设置于凹槽处，内管11的底端通过钢珠与外管1转动连接。在注水过程中，泥土会无可避免的进入注水管内部，为防止泥土进入后，内管11卡住无法旋转，在外管1底部两侧开设一个二分之一圆的凹槽，在凹槽处设置钢球12，其中凹槽的直径比钢球12稍大使其能转动，内管11以钢球12的半径设置四分之一圆的凹陷，以此，外管1与内管11共同围住钢球12的四分之三，同时能够限制钢球12，防止钢球12不在原有位置。

如图2、图3所示，内管11由上到下依次包括管一13、管二14、管三15，管一13、管二14、管三15为一体式结构。管一13、管二14、管三15上设置有不同密度的若干内注水孔，内管11内设置有用于控制内管11旋转的控制杆2。控制系统5与电机19采用现有的方式电连，电机19通过现有的链条齿轮结构控制控制杆2转动，电机19的输出轴带动齿轮转动，电机19上的齿轮通过链条带动控制杆2的齿轮转动，进而带动控制杆2的转动。控制杆2通过支杆20与内管11的内管壁连接，通过控制系统5能够控制电机19，进而控制控制杆2的转动，控制杆2通过支杆20带动内管11转动。本实施例中，内注水孔分为孔一16、孔二17和孔三18三种密度不同的内注水孔。孔一16设置于管一13上，孔二17设置于管二14上，孔三18设置于管三15上，每一列孔一16与转动前进方向上最近的一列外注水孔10内外相错的角度为5°，每一列孔二17与转动前进方向上最近的一列外注水孔10内外相错的角度为10°，每一列孔三18与转动前进方向上最近的一列外注水孔10内外相错的角度为15°。相邻的每一列孔一16之间的角度为20°，孔一16共有18列；相邻的每一列孔二17之间的角度为40°，孔二17共有9列；相邻的每一列孔三18之间的角度为60°，孔三18共有6列。外管1相邻的每列外注水孔10之间的角度为20°，共开设有18列外注水孔10。控制杆2控制内管11旋转不同角度，从而实现对不同高度土层分别精准注水，且能够节约水源。内管11顶部设置有密封盖9，密封盖9通过螺纹与内管锁紧连接。如图5所示，密封盖9上设置有指针，外管1的顶部设置有0°、5°、10°、15°、20°的角度刻度。

本发明所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水方法，包括以下步骤：

步骤一，注水管之外的部位都为湿陷性黄土，注水管下端封闭，注水管的初始状态是内管11的刻度在外管1上0°位置，此时使外管1外注水孔10与内管11内注水孔完全错开，使外管1与内管11之间相对构成一个密闭状态。首先接通电源，通过进水管8将水注入到注水管内管11中，当注水量达到注水要求时，关闭水源。

步骤二，开始注水，当内管11密封盖9上刻度指向外管1上0°位置，内管11与外管1没有注水孔对齐，控制内管11旋转到5°时，第一层管一13的孔一16与外管1外注水孔10对齐，进行第一层地基土注水。

步骤三，当第一层地基土含水量达到要求时，继续控制内管11旋转到10°，第一层管一13的孔一16与外管1外注水孔10错开，第一层管一13的注水关闭，第二层管二14的孔二17与外管1外注水孔10对齐，进行第二层地基土注水。

步骤四，当第二层地基土含水量达到要求，控制内管11旋转到15°，第二层管二14的孔二17与外管1外注水孔10错开，第二层管二14的注水关闭，第三层管三15的孔三18与外管1外注水孔10对齐，进行第三层地基土注水。

步骤五，当第三层地基土含水量达到要求时，控制内管11旋转20°，此时内管11所有层内注水孔与外管1外注水孔10错开，注水关闭，剩余水留存在注水管内部，实现对不同高度土层分别精准注水。

注水时，注水部位周边范围地基土中不同高度分布有多个水分传感器6开始传输不同高度地基土的土壤含水率，水分分析仪4经数据线3将数据传输到电脑的控制系统5中，从而能精准控制内管11的旋转，以此精准控制不同层中注水量。当地基土含水量之间相差过大时，可将内管11更换成开设内注水孔数量更多或者更少的内管11，使施工范围内的地基土层都能够达到最优含水率。

因此，本发明采用上述一种在湿陷性黄土场地分层注水系统及注水方法，能够在湿陷性黄土中分层定量注水，解决注水不均匀以及水资源浪费的问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：包括注水管，注水管包括具有相对旋转功能的外管和内管，内管设置于外管内，内管的底部通过转动结构与外管转动连接，外管上均匀设置有若干外注水孔，内管由上到下依次包括管一、管二、管三，管一、管二、管三上设置有不同密度的若干内注水孔，内管内设置有用于控制内管旋转的控制杆；

内注水孔包括孔一、孔二和孔三，孔一设置于管一上，孔二设置于管二上，孔三设置于管三上，每一列孔一与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为5°，每一列孔二与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为10°，每一列孔三与转动前进方向上最近的一列外注水孔内外相错的角度为15°；

相邻的每一列孔一之间的角度为20°，相邻的每一列孔二之间的角度为40°，相邻的每一列孔三之间的角度为60°；

内管顶部设置有密封盖，密封盖上设置有指针，外管的顶部设置有0°、5°、10°、15°、20°的角度刻度，内管与进水管连接；

基于一种在湿陷性黄土场地分层注水系统的注水方法，包括以下步骤：

步骤一，接通电源，通过进水管将水注入到注水管内管中，当注水量达到注水要求时，关闭水源；

步骤二，开始注水，当内管密封盖上刻度指向外管上0°位置，内管与外管没有注水孔对齐，控制内管旋转到5°时，第一层管一的孔一与外管外注水孔对齐，进行第一层地基土注水；

步骤三，当第一层地基土含水量达到要求时，继续控制内管旋转到10°，第一层管一的注水关闭，第二层管二的孔二与外管外注水孔对齐，进行第二层地基土注水；

步骤四，当第二层地基土含水量达到要求，控制内管旋转到15°，第二层管二的注水关闭，第三层管三的孔三与外管外注水孔对齐，进行第三层地基土注水；

步骤五，当第三层地基土含水量达到要求时，控制内管旋转20°，使内管所有层内注水孔与外管外注水孔错开，注水关闭，剩余水留存在注水管内部，完成分层定量注水。

2.根据权利要求1所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：注水管注水部位的不同土层中设置有若干水分传感器，水分传感器通过数据线与水分分析仪连接，水分分析仪通过数据线与控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：外管的底部为封闭式，转动结构包括设置于外管内部底端的凹槽与钢珠，钢珠设置于凹槽处，内管的底端通过钢珠与外管转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：凹槽的直径大于钢珠的直径。

5.根据权利要求1所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：管一、管二、管三为一体式结构。

6.根据权利要求1所述的一种在湿陷性黄土场地分层注水系统，其特征在于：外注水孔上均设置有过滤网。