CN205193070U - 一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，包括储水构件、高压喷射构件和实验平台构件，储水构件与高压喷射构件连通为高压喷射构件提供水源，待测试验土样放置在实验平台构件内，通过高压喷射构件将高压水喷射在实验平台构件内的待测试验土样上进行土体冲刷效率试验。本实用新型填补了室内模拟高压水流对土体冲刷效率技术方面的空白，通过高压水泵将水流泵入喷射钢管，然后从喷射钢管的喷口喷出形成高压水流，高压水流对试验土样不断的进行冲刷破坏，同时记录试验开始到土样被完全冲刷破坏的时间，最终可以得到不同压力条件下高压水流对土体冲刷效率的变化情况，并获得土体冲刷效率随水流压力的变化规律。

Description

一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，具体是一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置。

背景技术

高压旋喷技术是以旋转的喷头喷出高压射流冲刷土体，然后水泥浆与冲刷下来的部分土体混合形成水泥土混合物，经过一段时间的固化之后，形成旋喷加固体(称为高压旋喷桩)。按照喷射流体的不同，可以分为单管法、二重管法和三重管法三种。三重管法采用高压水流冲刷土体，然后喷入低压水泥浆与冲刷下来的土体混合形成高压旋喷桩。因此，高压水流对土体的冲刷效率直接决定了高压旋喷桩的成桩直径。不同压力条件下，高压水流对土体的冲刷效率自然不同，最终形成的成桩直径也不同。然而，由于现场条件存在较多的不可控性，另外现场试验的成本也较高，因而很难通过现场试验的方法研究高压水流对土体的冲刷效率。

因此，可以采用室内试验的方法研究高压水流对土体的冲刷效率，一方面节约成本，另一方面也可以为工程实际中旋喷参数的合理配置提供参考，这就需要一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，经过检索发现，目前现有技术在这一领域中尚属空白。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是填补室内模拟高压水流对土体冲刷效率技术方面的空白，提供一种室内模拟高压水流冲刷土体效率的试验装置，该装置可以得到不同压力条件下高压水流对土体冲刷效率的变化情况，从而获得土体冲刷效率随水流压力的变化规律，为现场旋喷参数的合理选择提供参考作用。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案具体如下：

一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，包括储水构件、高压喷射构件和实验平台构件，储水构件与高压喷射构件连通为高压喷射构件提供水源，待测试验土样放置在实验平台构件内，通过高压喷射构件将高压水喷射在实验平台构件内的待测试验土样上进行土体冲刷效率试验。

具体的，所述的实验平台构件包括实验箱，实验箱内放置支撑固定架，待测试验土样卡设在支撑固定架内，高压喷射构件伸入实验箱内对支撑固定架上的待测试验土样进行冲刷完成土体冲刷效率试验。

进一步的，所述的实验箱内还放置底座，支撑固定架固定在底座上，待测试验土样卡设在底座上的支撑固定架内。

更具体的，所述的高压喷射构件包括高压水泵和喷射管，喷射管的端部设置喷口，高压水泵将储水构件中的水高压抽出后沿喷射管由喷口喷射到实验平台构件内的待测实验土样上。

具体的，所述的喷口与待测试验土样之间的距离为20～30cm。

优选的，所述的喷射管的管径大于喷口的口径。

进一步的，在所述喷射管的下方设置喷射管支架，喷射管支架在支撑喷射管的同时还保证喷射管的喷口位置与待测试验土样的中心在同一水平线上。

具体的，所述的储水构件为储水箱，储水箱与高压喷射构件之间通过第一连接软管连通。

本实用新型的优点为：

本实用新型填补了室内模拟高压水流对土体冲刷效率技术方面的空白，采用提出的模拟试验装置，通过高压水泵将水流泵入喷射钢管，然后从喷射钢管的喷口喷出形成高压水流，高压水流对试验土样不断的进行冲刷破坏，同时记录试验开始到土样被完全冲刷破坏的时间，最终可以得到不同压力条件下高压水流对土体冲刷效率的变化情况，并获得土体冲刷效率随水流压力的变化规律。

附图说明

图1为本实用新型的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置结构断面示意图；

图2为图1的俯视图；

图中各标号表示为：1-储水箱、2-第一连接软管、21-进水阀、3-高压喷射构件、31-高压水泵、32-第二连接软管、33-喷射管、34-喷射管支架、35-喷口、4-实验平台构件、41-实验箱、42-底座、43-待测试验土样、44-支撑固定架、45-出水口、46-放水阀；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

结合图1和图2，本实用新型的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置包括储水构件、高压喷射构件3和实验平台构件4，储水构件与高压喷射构件3连通为高压喷射构件3提供水源，待测试验土样43放置在实验平台构件4内，通过高压喷射构件3将高压水喷射在实验平台构件4内的待测试验土样43上进行土体冲刷效率试验。

实验平台构件4包括实验箱41，实验箱41内放置支撑固定架44，待测试验土样43卡设在支撑固定架44内，高压喷射构件3伸入实验箱41内对支撑固定架44上的待测试验土样43进行冲刷完成土体冲刷效率试验。

实验箱41内还放置底座42，支撑固定架44固定在底座42上，待测试验土样43卡设在底座42上的支撑固定架44内，为了方便对试验后的实验箱内的冲刷后的废水进行排除，在实验箱的后端设置出水口45，且在出水口45上设置放水阀46，支撑固定架44为边框形的架体，用于固定支撑待测实验土样43，防止土样在高压水柱的冲刷下躺倒，影响实验结果。

高压喷射构件3包括高压水泵31和喷射管33，喷射管33的端部设置喷口35，高压水泵31将储水构件中的水高压抽出后沿喷射管33由喷口35喷射到实验平台构件4内的待测实验土样43上。喷口35与待测试验土样43之间的距离为20～30cm。喷射管33的管径大于喷口35的口径。在喷射管33的下方设置喷射管支架34，喷射管支架34在支撑喷射管33的同时还保证喷射管33的喷口35位置与待测试验土样43的中心在同一水平线上。本实用新型的喷射管33采用硬质的钢管，便于固定的同时还能满足高压的要求，且为了安装方便，在高压水泵31与喷射管33之间还设置一段第二连接软管32。

储水构件为储水箱1，储水箱1与高压喷射构件3之间通过第一连接软管2连通，第一连接软管2上还设置进水阀21。

实施例一：

本实施例的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置的具体尺寸包括：

储水箱1的尺寸(长×宽×高)约为1m×1m×0.8m，第一连接软管2的长度约为0.5m，喷射管33的长度约为0.8m，喷射管33的直径约为60mm，喷口35的直径约为4mm，第二连接软管32长度约为0.5m。喷射管支架34为长方体构件，其尺寸(长×宽×高)约为0.2m×0.2m×0.37m。

实验箱41的尺寸(长×宽×高)约为1m×1m×0.8m，底座42的尺寸(长×宽×高)约为0.2m×0.2m×0.2m，待测试验土样43的尺寸(长×宽×高)约为0.15m×0.15m×0.4m，喷口35与待测试验土样43之间的距离为25cm。

(1)首先在储水箱1中加入三分之二储水箱1体积的水，加水过程保持进水阀21处于关闭状态，利用第一连接软管2将高压水泵31与储水箱1连接起来，保证第一连接软管2连接处的密封性；

(2)然后将喷射管33穿过实验箱41，并利用喷射管支架34支撑住喷射管33，通过第二连接软管32将高压水泵31与喷射管33的一端连接起来。之后在实验箱41内部的底座42上的支撑固定架44内放置待测试验土样43，待测试验土样43的中心与喷口35的圆心位于一条直线上；

(3)开启进水阀21与高压水泵31，设定一个泵压(例如2MPa)，储水箱1中的水会通过第一连接软管2到达高压水泵31，然后通过第二连接软管32到达喷射管33，从喷口35喷出形成高压水流，高压水流冲刷破坏待测试验土样43，直到待测试验土样43完全冲刷破坏，关闭储水箱1的进水阀21。试验期间，实验箱41的放水阀46处于关闭状态。记录开启高压水泵31到待测试验土样43完全冲刷破坏的时间，根据待测试验土样43的厚度和记录的时间，将待测试验土样43的厚度除以记录时间，得到这个泵压(2MPa)情况下高压水流对土体的冲刷效率。

(4)重新在支撑固定架44上放置新的待测试验土样43，并重复步骤(3)，改变泵压，得到不同泵压情况下的高压水流对土体的冲刷效率。

本实用新型的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置曾在泵压为2MPa、5MPa、8MPa、15MPa、22MPa和28MPa情况下进行高压水流对土体冲刷效率的试验研究。最后试验结果表明，在泵压为22MPa的条件下，高压水流对土体冲刷效率最高。

Claims (8)

1.一种室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，包括储水构件、高压喷射构件(3)和实验平台构件(4)，储水构件与高压喷射构件(3)连通为高压喷射构件(3)提供水源，待测试验土样(43)放置在实验平台构件(4)内，通过高压喷射构件(3)将高压水喷射在实验平台构件(4)内的待测试验土样(43)上进行土体冲刷效率试验。

2.如权利要求1所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的实验平台构件(4)包括实验箱(41)，实验箱(41)内放置支撑固定架(44)，待测试验土样(43)卡设在支撑固定架(44)内，高压喷射构件(3)伸入实验箱(41)内对支撑固定架(44)上的待测试验土样(43)进行冲刷完成土体冲刷效率试验。

3.如权利要求2所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的实验箱(41)内还放置底座(42)，支撑固定架(44)固定在底座(42)上，待测试验土样(43)卡设在底座(42)上的支撑固定架(44)内。

4.如权利要求1、2或3所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的高压喷射构件(3)包括高压水泵(31)和喷射管(33)，喷射管(33)的端部设置喷口(35)，高压水泵(31)将储水构件中的水高压抽出后沿喷射管(33)由喷口(35)喷射到实验平台构件(4)内的待测实验土样(43)上。

5.如权利要求4所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的喷口(35)与待测试验土样(43)之间的距离为20～30cm。

6.如权利要求4所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的喷射管(33)的管径大于喷口(35)的口径。

7.如权利要求4所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，在所述喷射管(33)的下方设置喷射管支架(34)，喷射管支架(34)在支撑喷射管(33)的同时还保证喷射管(33)的喷口(35)位置与待测试验土样(43)的中心在同一水平线上。

8.如权利要求1、2或3所述的室内模拟高压水流对土体冲刷效率的试验装置，其特征在于，所述的储水构件为储水箱(1)，储水箱(1)与高压喷射构件(3)之间通过第一连接软管(2)连通。