CN219957516U - 一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，包括透明模型箱、注浆管、模拟管片、堵漏装置、注浆机构、流体检测介质及驱动电路，模拟管片嵌于透明模型箱内，将透明模型箱从上向下分割为预制腔和缓存腔，预制腔内设流体检测介质，模拟管片上设一个装配孔和至少一个模拟口，模拟口处设堵漏装置，注浆管前端面嵌于装配孔内，并与预制腔连通，注浆管末端与注浆机构连通。本新型结构简单，使用及操作简便，可有效的实现对不同地质条件下、不同压力环境下管片泄露状态模拟及封堵作业状态仿真的需要，并可实现对管片泄露后封堵材料的封堵效率、进行精确的计量，且对封堵介质适应性好，极大的提高了设备使用的灵活性和通用性。

Description

一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置

技术领域

本新型涉及一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，属工程灾害防范技术领域。

背景技术

近年来随着城市的快速发展，地铁建造越来越多。地铁建造过程中以管片为主，管片在常年的土压力作用下会出现破损的情况。当破碎位置在富水砂层的地质条件时，则会引发涌水涌沙的情况，从而严重影响了隧道结构运行的安全性和稳定性、并对管片等邻近建筑物、设备等造成破坏。针对这一问题，当前虽然开发了利用高聚物等材质进行封堵施工作业的技术，但由于缺乏专业有效的检测设备，在对高聚物封堵材料配置研究中，往往无法直观有效的实现封堵材料在不同涌水涌沙情况下封堵效率测试，从而对高聚物封堵材料的实际使用性能缺乏科学可靠的应用依据，仅能根据工作经验施工，从而在严重影响了管片破碎修复效率的同时，也易导致封堵材料在使用中存在大量的浪费现象。

基于上述所述，对现有的问题予以研究，本实用新型专利针对这种涌水涌沙情况设计了一种高聚物注浆防涌水涌沙的试验装置来测试高聚物的堵水堵沙的效果，旨在通过该设备，解决一些现存的装备问题。

实用新型内容

为了解决现有技术上的不足，本新型提供一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，该新型结构简单，使用及操作简便，可有效的实现对不同地质条件下、不同压力环境下管片泄露状态模拟及封堵作业状态仿真的需要，并可实现对管片泄露后封堵材料的封堵效率、进行精确的计量，且对封堵介质适应性好，极大的提高了设备使用的灵活性和通用性。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，包括透明模型箱、注浆管、模拟管片、堵漏装置、监控摄像头、注浆机构、激光标线器、流体检测介质及驱动电路，透明模型箱为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其轴线与水平面平行分布，模拟管片嵌于透明模型箱内，与透明模型箱侧壁连接并将透明模型箱从上向下分割为预制腔和缓存腔，其中预制腔内设流体检测介质，模拟管片上设一个装配孔和至少一个模拟口，且预制腔和缓存腔间通过模拟口连通，所述模拟口处设堵漏装置，注浆管前端面嵌于装配孔内，并通过装配孔与预制腔连通，同时注浆管末端位于透明模型箱外并与注浆机构连通，监控摄像头、激光标线器均位于透明模型箱外，其光轴与水平面平行分布，且激光标线器轴线与预制腔内流体检测介质初始状态上表面平齐分布，堵漏装置、监控摄像头、注浆机构、激光标线器均与驱动电路电气连接，且驱动电路位于透明模型箱外。

进一步的，其特征在于，所述透明模型箱外设承载机架，所述承载机架为轴向截面呈“H”字形的槽状结构，其上端面及下端面均设一个收纳槽，所述透明模型箱嵌于承载机架上端面的收纳槽内，注浆机构嵌于承载机架下端面收纳槽内，所述监控摄像头、激光标线器均嵌于承载机架上端面的收纳槽内，且监控摄像头、激光标线器分别通过升降驱动机构与收纳槽侧壁滑动连接，且过升降驱动机构轴线与承载机架轴线平行分布，并与水平面垂直分布，所述驱动电路与承载机架外连接，并另与升降驱动机构电气连接。

进一步的，其特征在于，所述透明模型箱外设一条刻度尺，所述刻度尺与激光标线器轴线垂直分布，且激光标线器光斑投影在条刻度尺及流体检测介质上表面上，同时所述透明模型箱的预制腔容积为缓存腔容积的1.1—2倍，所述预制腔内另设调压机构，所述调压机构包括承载龙骨、伸缩驱动柱、承压板、密封条、压力传感器，所述承压板为横断面呈矩形的板状结构，嵌于预制腔内，与预制腔同轴分布并与预制腔对应的透明模型箱内侧面间相抵并滑动连接，同时承压板与透明模型箱内侧面接触面间通过密封条滑动连接，所述承压板上端面与承压龙骨垂直连接，且承压板与伸缩驱动柱间同轴分布，所述伸缩驱动柱另通过承载龙骨与透明模型箱上端面连接，所述承载龙骨为与透明模型箱同轴分布的框架结构，并包覆在透明模型箱上端面外，且伸缩驱动柱与承载龙骨连接位置处设压力传感器，所述伸缩驱动柱、压力传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述堵漏装置包括导流管、控制阀，其中所述导流管上端面通过螺纹与模拟口连通并同轴分布，其轴线与透明模型箱底部垂直分布，所述导流管下端面位于缓存腔内并与控制阀连通，且导流管通过控制阀与缓冲腔连通，所述控制阀与驱动电路电气连接。

进一步的，所述装配孔孔径为注浆管外径的至少2倍，同时所述装配孔与注浆管管壁间通过铰链铰接，且注浆管轴线与透明模型箱底部呈30°—120°夹角，所述装配孔孔壁与注浆管管壁间通过弹性隔膜连接，且预制腔和缓存腔间通过弹性隔膜隔离。

进一步的，所述缓冲腔内另设一个驱动泵，所述驱动泵与驱动电路电气连接，并与缓冲腔及堵漏装置间连通。

进一步的，所述驱动电路为以可编程控制器、FPGA芯片任意一种或两种共用为基础的电路系统，且驱动电路另设至少一个通选端口及一个操控界面。

本新型结构简单，使用及操作简便，可有效的实现对不同地质条件下、不同压力环境下管片泄露状态模拟及封堵作业状态仿真的需要，并可实现对管片泄露后封堵材料的封堵效率、进行精确的计量，且对封堵介质适应性好，极大的提高了设备使用的灵活性和通用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本新型；

图1为本新型结构示意图；

图2为透明模型箱剖视局部结构示意图；

图3为堵漏装置结构示意图。

具体实施方式

为使本新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本新型。

如图1-3所示，一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，包括透明模型箱1、注浆管2、模拟管片3、堵漏装置4、监控摄像头5、注浆机构6、激光标线器7、流体检测介质8及驱动电路9，透明模型箱1为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其轴线与水平面平行分布，模拟管片3嵌于透明模型箱1内，与透明模型箱1侧壁连接并将透明模型箱1从上向下分割为预制腔101和缓存腔102，其中预制腔101内设流体检测介质8，模拟管片3上设一个装配孔31和至少一个模拟口32，且预制腔101和缓存腔102间通过模拟口32连通，所述模拟口32处设堵漏装置4，注浆管2前端面嵌于装配孔31内，并通过装配孔31与预制腔101连通，同时注浆管2末端位于透明模型箱1外并与注浆机构6连通，监控摄像头5、激光标线器7均位于透明模型箱1外，其光轴与水平面平行分布，且激光标线器7轴线与预制腔101内流体检测介质初8始状态上表面平齐分布，堵漏装置4、监控摄像头5、注浆机构6、激光标线器7均与驱动电路9电气连接，且驱动电路位于透明模型箱外。

本实施例中，所述透明模型箱1外设承载机架10，所述承载机架10为轴向截面呈“H”字形的槽状结构，其上端面及下端面均设一个收纳槽11，所述透明模型箱1嵌于承载机架10上端面的收纳槽11内，注浆机构6嵌于承载机架10下端面收纳槽11内，所述监控摄像头5、激光标线器7均嵌于承载机架10上端面的收纳槽11内，且监控摄像头5、激光标线器6分别通过升降驱动机构12与收纳槽11侧壁滑动连接，且过升降驱动机构12轴线与承载机架10轴线平行分布，并与水平面垂直分布，所述驱动电路9与承载机架10外连接，并另与升降驱动机构电气连接。

其中设置的升降驱动机构为电动伸缩杆、齿轮齿条机构、丝杠机构中的任意一种。

通过设置承载机架，可有效的提高设备整体结构的集成化和模块化，提高设备使用的灵活性。

重点说明，所述透明模型箱1外设一条刻度尺13，所述刻度尺13与激光标线器7轴线垂直分布，且激光标线器7光斑投影在条刻度尺13及流体检测介质8上表面上，同时所述透明模型箱1的预制腔101容积为缓存腔102容积的1.1—2倍，所述预制腔101内另设调压机构14，所述调压机构14包括承载龙骨141、伸缩驱动柱142、承压板143、密封条144、压力传感器145，所述承压板143为横断面呈矩形的板状结构，嵌于预制腔101内，与预制腔101同轴分布并与预制腔101对应的透明模型箱1内侧面间相抵并滑动连接，同时承压板143与透明模型箱1内侧面接触面间通过密封条144滑动连接，所述承压板143上端面与承压龙骨141垂直连接，且承压板143与伸缩驱动柱142间同轴分布，所述伸缩驱动柱142另通过承载龙骨141与透明模型箱1上端面连接，所述承载龙骨141为与透明模型箱1同轴分布的框架结构，并包覆在透明模型箱1上端面外，且伸缩驱动柱142与承载龙骨141连接位置处设压力传感器145，所述伸缩驱动柱142、压力传感器145均与驱动电路9电气连接。

通过设置调压机构，在进行仿真运行时，可利用伸缩驱动柱对预制腔内流体检测介质施加压力，增加预制腔内流体检测介质内的初始压力，从而达到对不同压力环境下封堵作业检测的需要。

本实施例中，所述堵漏装置4包括导流管41、控制阀42，其中所述导流管41上端面通过螺纹与模拟口32连通并同轴分布，其轴线与透明模型箱1底部垂直分布，所述导流管41下端面位于缓存腔102内并与控制阀42连通，且导流管41通过控制阀42与缓冲腔102连通，所述控制阀42与驱动电路9电气连接。

其中，所述导流管41内另设流量传感器43及压力传感器145，所述流量传感器43、压力传感器145均与驱动电路9电气连接。

需要注意的，所述装配孔31孔径为注浆管2外径的至少2倍，同时所述装配孔31与注浆管2管壁间通过铰链铰接，且注浆管2轴线与透明模型箱1底部呈30°—120°夹角，所述装配孔31孔壁与注浆管2管壁间通过弹性隔膜33连接，且预制腔101和缓存腔102间通过弹性隔膜33隔离。

本实施例中，所述缓冲腔102内另设一个驱动泵15，所述驱动泵15与驱动电路9电气连接，并与缓冲腔102及堵漏装置4间连通。

通过驱动泵运行，可对通过模拟口泄露流体检测介质流入至缓存腔内时的流量、压力进行检测，从而实现对不同管片在不同泄露状态下封装仿真检测的需要。

本实施例中，所述驱动电路8为以可编程控制器、FPGA芯片任意一种或两种共用为基础的电路系统，且驱动电路另设至少一个通选端口及一个操控界面。

其中，操控界面包括但不限于显示器、按键、电位器、信号灯、多段开关及旋钮。

特别说明的，所述流体检测介质8为气体、水、干粉、砂浆、胶液、非牛顿流体中的任意一种。

本新型在具体实施中，首先对构成本新型的透明模型箱、注浆管、模拟管片、堵漏装置、监控摄像头、注浆机构、激光标线器、流体检测介质及驱动电路进行装配，得到成品设备，然后将装配后的设备通过承载机架进行安装固定；然后在注浆机构内注入用于检测的封堵材料；在透明模型箱的预制腔内设置流体检测介质备用；

在进行检测作业时，首先激光标线器运行，对流体检测介质初始表面位置进行定位，并同步驱动监控摄像头进行视频检测；然后驱动堵漏装置运行，使得透明模型箱的预制腔和缓存腔间连通，从而使预制腔内的流体检测介质通过模拟口泄流至缓存腔内，实现对管片破碎状态仿真，同时注浆机构运行，将注浆机构内的封堵材料同步注入到预制腔内，使封堵材料随泄流的流体检测介质流动至模拟口处，通过封堵材料的凝固、硬化等实现对模拟口封堵。

在完成封堵作业后，一方面利用透明模型箱设置的刻度尺读取经过泄流后的流体检测介质上表面位置，并与激光标线器标记的初始流体检测介质上表面位置进行求差计算，计算泄露的流体检测计量，同时结合堵漏装置和透明模型箱设置的调压机构，可实现对不同压力环境下、不同泄露量条件下流体检测介质泄露效率检测仿真；另一方面对向预制腔内注入封堵材料开始至模拟口完成封堵的时间进行计量，从而完成对封堵材料封堵效率检测仿真。

本新型结构简单，使用及操作简便，可有效的实现对不同地质条件下、不同压力环境下管片泄露状态模拟及封堵作业状态仿真的需要，并可实现对管片泄露后封堵材料的封堵效率、进行精确的计量，且对封堵介质适应性好，极大的提高了设备使用的灵活性和通用性。

以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征和本新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本新型的原理，在不脱离本新型精神和范围的前提下，本新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本新型范围内。本新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于：所述的管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置包括透明模型箱、注浆管、模拟管片、堵漏装置、监控摄像头、注浆机构、激光标线器、流体检测介质及驱动电路，所述透明模型箱为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其轴线与水平面平行分布，所述模拟管片嵌于透明模型箱内，与透明模型箱侧壁连接并将透明模型箱从上向下分割为预制腔和缓存腔，其中预制腔内设流体检测介质，所述模拟管片上设一个装配孔和至少一个模拟口，且预制腔和缓存腔间通过模拟口连通，同时所述模拟口处设堵漏装置，所述注浆管前端面嵌于装配孔内，并通过装配孔与预制腔连通，同时注浆管末端位于透明模型箱外并与注浆机构连通，所述监控摄像头、激光标线器均位于透明模型箱外，其光轴与水平面平行分布，且所述激光标线器轴线与预制腔内流体检测介质初始状态上表面平齐分布，所述堵漏装置、监控摄像头、注浆机构、激光标线器均与驱动电路电气连接，且驱动电路位于透明模型箱外。

2.根据权利要求1所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述透明模型箱外设承载机架，所述承载机架为轴向截面呈“H”字形的槽状结构，其上端面及下端面均设一个收纳槽，所述透明模型箱嵌于承载机架上端面的收纳槽内，注浆机构嵌于承载机架下端面收纳槽内，所述监控摄像头、激光标线器均嵌于承载机架上端面的收纳槽内，且监控摄像头、激光标线器分别通过升降驱动机构与收纳槽侧壁滑动连接，且过升降驱动机构轴线与承载机架轴线平行分布，并与水平面垂直分布，所述驱动电路与承载机架外连接，并另与升降驱动机构电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述透明模型箱外设一条刻度尺，所述刻度尺与激光标线器轴线垂直分布，且激光标线器光斑投影在条刻度尺及流体检测介质上表面上，同时所述透明模型箱的预制腔容积为缓存腔容积的1.1—2倍，所述预制腔内另设调压机构，所述调压机构包括承载龙骨、伸缩驱动柱、承压板、密封条、压力传感器，所述承压板为横断面呈矩形的板状结构，嵌于预制腔内，与预制腔同轴分布并与预制腔对应的透明模型箱内侧面间相抵并滑动连接，同时承压板与透明模型箱内侧面接触面间通过密封条滑动连接，所述承压板上端面与承压龙骨垂直连接，且承压板与伸缩驱动柱间同轴分布，所述伸缩驱动柱另通过承载龙骨与透明模型箱上端面连接，所述承载龙骨为与透明模型箱同轴分布的框架结构，并包覆在透明模型箱上端面外，且伸缩驱动柱与承载龙骨连接位置处设压力传感器，所述伸缩驱动柱、压力传感器均与驱动电路电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述堵漏装置包括导流管、控制阀，其中所述导流管上端面通过螺纹与模拟口连通并同轴分布，其轴线与透明模型箱底部垂直分布，所述导流管下端面位于缓存腔内并与控制阀连通，且导流管通过控制阀与缓冲腔连通，所述控制阀与驱动电路电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述装配孔孔径为注浆管外径的至少2倍，同时所述装配孔与注浆管管壁间通过铰链铰接，且注浆管轴线与透明模型箱底部呈30°—120°夹角，所述装配孔孔壁与注浆管管壁间通过弹性隔膜连接，且预制腔和缓存腔间通过弹性隔膜隔离。

6.根据权利要求4所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述缓冲腔内另设一个驱动泵，所述驱动泵与驱动电路电气连接，并与缓冲腔及堵漏装置间连通。

7.根据权利要求1或6所述的一种管片破碎状态下涌水涌砂的防堵试验装置，其特征在于，所述驱动电路为以可编程控制器、FPGA芯片任意一种或两种共用为基础的电路系统，且驱动电路另设至少一个通选端口及一个操控界面。