專利名稱：盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)領(lǐng)域中研究盾構(gòu)法施工中渣土改良方法的實(shí)驗(yàn)
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前，在盾構(gòu)法施工過(guò)程中，渣土改良的具體實(shí)施取決于開(kāi)挖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，不同的土體需要不同的改良方法。改良的最終效果是，降低土體的抗剪強(qiáng)度，使壓力艙內(nèi)的混合土體能達(dá)到理想的“流塑性狀態(tài)”，以降低刀盤扭矩和主推進(jìn)力，避免渣土在壓力艙內(nèi)發(fā)生“閉塞”、“結(jié)餅”現(xiàn)象，防止在螺旋輸送機(jī)出口發(fā)生“噴涌”和刀具快速磨損以及開(kāi)挖面失穩(wěn)等工程事故發(fā)生。渣土的改良方法涉及改良劑的選擇以及改良劑的配比。但是， 在實(shí)際盾構(gòu)法隧道施工中，渣土的改良方法都是憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)于一般的易開(kāi)挖地層， 該方法能滿足施工要求，但對(duì)于黏粒含量低、滲透系數(shù)大和富水的地層以及黏粒含量過(guò)高的粘土地層來(lái)說(shuō)，僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定改良方法具有明顯的局限性。如果渣土的改良方法與地質(zhì)條件不適應(yīng)，改良效果得不到保證，或者渣土的改良效果不能達(dá)到最佳狀態(tài)，勢(shì)必造成設(shè)備的掘進(jìn)參數(shù)過(guò)大，功率過(guò)高，不僅造成施工成本高，還會(huì)帶來(lái)一系列的工程問(wèn)題。為了研究各種土層的渣土改良方法，現(xiàn)有的試驗(yàn)技術(shù)是在土中添加改良溶液攪拌成渣土，然后借用混凝土領(lǐng)域內(nèi)的塌落度試驗(yàn)測(cè)試渣土的流動(dòng)性；通過(guò)室內(nèi)土工剪切試驗(yàn)測(cè)試渣土的抗剪強(qiáng)度；通過(guò)室內(nèi)滲水試驗(yàn)測(cè)試渣土的滲透系數(shù)。這些試驗(yàn)必須分開(kāi)在專門的試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，且每個(gè)試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，不滿足進(jìn)行渣土改良方法研究的大量試驗(yàn)需求。盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)各種渣土改良方法的改良效果進(jìn)行室內(nèi)定量檢測(cè)，從而研究不同土層相應(yīng)的最佳渣土改良方法。因此研制一種盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置是急需解決的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置，能進(jìn)行多種渣土改良方法試驗(yàn)，并方便定量檢測(cè)渣土改良效果的實(shí)驗(yàn)裝置，從而研究不同土層相應(yīng)的最佳渣土改良方法，渣土的檢測(cè)內(nèi)容包括三個(gè)方面(1)通過(guò)測(cè)量攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)扭矩定量描述渣土的流塑性和抗剪強(qiáng)度；(2)通過(guò)滲水實(shí)驗(yàn)測(cè)量渣土的滲透系數(shù)；(3)通過(guò)測(cè)量刀具材料的磨損量檢測(cè)渣土對(duì)刀具的磨蝕性。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置，由鋼筒、噴注口、流量計(jì)、連通器管、溢流管、排水管、攪拌葉片、攪拌軸、電機(jī)、減速機(jī)、扭矩儀、測(cè)試塊固定裝置、測(cè)試塊、連通器管閥門、排水管閥門、量杯組成，該裝置分試驗(yàn)筒和攪拌裝置兩部分，試驗(yàn)筒由鋼筒、噴注口、流量計(jì)、連通器管、溢流管和排水管組成，改良溶液噴注口有4 個(gè)，在攪拌葉片位置均勻分布在鋼筒壁上；攪拌裝置由攪拌葉片、攪拌軸、電機(jī)、減速機(jī)和扭矩儀組成，攪拌葉片由四個(gè)攪拌葉片呈十字交叉連接在攪拌軸上，每個(gè)攪拌葉片與攪拌軸的夾角為15°，其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，在測(cè)試塊固定裝置的攪拌葉片末端固定測(cè)試塊，連通器管、連通器管閥門的左下部與鋼筒連接，排水管閥門的右下部與鋼筒連接，排水管閥門的下部放置量杯；所述裝置的工作原理是，當(dāng)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以根據(jù)試驗(yàn)需要向鋼筒內(nèi)噴注改良溶液，扭矩儀測(cè)試攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩，根據(jù)扭矩的大小測(cè)定渣土的流動(dòng)性和抗剪強(qiáng)度，從而確定渣土改良的最佳方案；通過(guò)連通器管、 溢流管和排水管可以進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)和常水頭滲透試驗(yàn)，從而測(cè)定改良后渣土的滲透系數(shù)；其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，可以方便的安裝和拆卸測(cè)試塊；通過(guò)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，刀具材料測(cè)試塊在渣土中磨損，在攪拌葉片以一定的速度在渣土中旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間后，測(cè)量測(cè)試塊磨損后的質(zhì)量，用測(cè)試塊磨損前后的質(zhì)量之差來(lái)定量描述渣土對(duì)刀具材料的磨蝕性。本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。其工作原理是，當(dāng)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以根據(jù)試驗(yàn)需要向鋼筒內(nèi)噴注改良溶液，扭矩儀測(cè)試攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩，根據(jù)扭矩的大小測(cè)定渣土的流動(dòng)性和抗剪強(qiáng)度，從而確定渣土改良的最佳方案；通過(guò)連通器管、溢流管和排水管可以進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)和常水頭滲透試驗(yàn)，從而測(cè)定改良后渣土的滲透系數(shù)； 其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，可以方便的安裝和拆卸測(cè)試塊； 通過(guò)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，刀具材料測(cè)試塊在渣土中磨損，在攪拌葉片以一定的速度在渣土中旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間后，測(cè)量測(cè)試塊磨損后的質(zhì)量，用測(cè)試塊磨損前后的質(zhì)量之差來(lái)定量描述渣土對(duì)刀具材料的磨蝕性。盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有能進(jìn)行多種渣土改良方法試驗(yàn)，并方便定量檢測(cè)渣土改良效果的實(shí)驗(yàn)裝置，從而研究不同土層相應(yīng)的最佳渣土改良方法，通過(guò)測(cè)量攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)扭矩定量描述渣土的流塑性和抗剪強(qiáng)度，通過(guò)滲水實(shí)驗(yàn)測(cè)量渣土的滲透系數(shù)，通過(guò)測(cè)量刀具材料的磨損量檢測(cè)渣土對(duì)刀具的磨蝕性，三個(gè)檢測(cè)試驗(yàn)均可以在試驗(yàn)筒內(nèi)方便完成，且其測(cè)試過(guò)程與盾構(gòu)機(jī)刀盤開(kāi)挖以及渣土輸送過(guò)程有很高的相似性，其測(cè)試結(jié)果對(duì)盾構(gòu)法施工的渣土改良具有更高的參考價(jià)值，還能為刀具材料研制和刀具壽命預(yù)測(cè)提供重要的參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛地應(yīng)用于盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)領(lǐng)域中。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A — A剖視圖。圖3是圖1的B— B剖視圖。圖4是圖1中攪拌葉片部分的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，一種盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置，由鋼筒1、噴注口 2、流量計(jì)3、 連通器管4、溢流管5、排水管6、攪拌葉片7、攪拌軸8、電機(jī)9、減速機(jī)10、扭矩儀11、測(cè)試塊固定裝置12、測(cè)試塊13、連通器管閥門14、排水管閥門15、量杯16組成，該裝置分試驗(yàn)筒和攪拌裝置兩部分，試驗(yàn)筒由鋼筒1、噴注口 2、流量計(jì)3、連通器管4、溢流管5和排水管6組成，改良溶液噴注口 2有4個(gè)，在攪拌葉片位置均勻分布在鋼筒1壁上；攪拌裝置由攪拌葉片7、攪拌軸8、電機(jī)9、減速機(jī)10和扭矩儀11組成，攪拌葉片7由四個(gè)攪拌葉片呈十字交叉連接在攪拌軸8上，每個(gè)攪拌葉片7與攪拌軸8的夾角為15°，其中的一個(gè)攪拌葉片7末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置12，在測(cè)試塊固定裝置12的攪拌葉片7末端固定測(cè)試塊13， 連通器管4、連通器管閥門14的左下部與鋼筒1連接，排水管閥門15的右下部與鋼筒1連接，排水管閥門15的下部放置量杯16 ；所述裝置的工作原理是，當(dāng)攪拌葉片7旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以根據(jù)試驗(yàn)需要向鋼筒1內(nèi)噴注改良溶液，扭矩儀11測(cè)試攪拌葉片7旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩，根據(jù)扭矩的大小測(cè)定渣土的流動(dòng)性和抗剪強(qiáng)度，從而確定渣土改良的最佳方案；通過(guò)連通器管4、 溢流管5和排水管6可以進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)和常水頭滲透試驗(yàn)，從而測(cè)定改良后渣土的滲透系數(shù)；其中的一個(gè)攪拌葉片7末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置12，可以方便的安裝和拆卸測(cè)試塊13 ；通過(guò)攪拌葉片7旋轉(zhuǎn)，刀具材料測(cè)試塊在渣土中磨損，在攪拌葉片7以一定的速度在渣土中旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間后，測(cè)量測(cè)試塊磨損后的質(zhì)量，用測(cè)試塊磨損前后的質(zhì)量之差來(lái)定量描述渣土對(duì)刀具材料的磨蝕性。 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述(1)用天枰稱量測(cè)試塊13的質(zhì)量 ml，然后將其固定在攪拌葉片7上的測(cè)試塊固定裝置12上；(2)將土樣填充在鋼筒1中，連通器管閥門14和排水管閥門15處于閉合狀態(tài)；(3)根據(jù)需要選擇噴注口 2數(shù)量向鋼筒1 中注入調(diào)配好的改良溶液，注入k后，啟動(dòng)電機(jī)9，通過(guò)減速機(jī)10控制攪拌葉片7以IOrpm 的速度在土樣中旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌的過(guò)程中，記錄噴注口 2的流量計(jì)3讀數(shù)Q和扭矩測(cè)試儀 11讀數(shù)M，待土樣表面出現(xiàn)明顯溶液時(shí)，關(guān)閉電機(jī)9停止攪拌；(4)在鋼筒上方加水后，根據(jù)需要進(jìn)行渣土常水頭滲透試驗(yàn)和變水頭滲透試驗(yàn)。使用溢流管5和排水管6進(jìn)行常水頭滲透試驗(yàn)；使用連通器管4進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)。具體測(cè)試步驟按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) (GBT50123-1999)》中的相關(guān)規(guī)定；(5)清除鋼筒1中的渣土，取出測(cè)試塊12，用天枰稱量其磨損后的質(zhì)量m2，用ml- m2來(lái)定量描述渣土對(duì)刀具材料的磨蝕性；(6)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而試驗(yàn)得出土樣的最佳改良方法。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置，由鋼筒、噴注口、流量計(jì)、連通器管、溢流管、排水管、攪拌葉片、攪拌軸、電機(jī)、減速機(jī)、扭矩儀、測(cè)試塊固定裝置、測(cè)試塊、連通器管閥門、排水管閥門、量杯組成，其特征在于該裝置分試驗(yàn)筒和攪拌裝置兩部分，試驗(yàn)筒由鋼筒、噴注口、流量計(jì)、連通器管、溢流管和排水管組成，改良溶液噴注口有4個(gè)，在攪拌葉片位置均勻分布在鋼筒壁上；攪拌裝置由攪拌葉片、攪拌軸、電機(jī)、減速機(jī)和扭矩儀組成，攪拌葉片由四個(gè)攪拌葉片呈十字交叉連接在攪拌軸上，每個(gè)攪拌葉片與攪拌軸的夾角為15°， 其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，在測(cè)試塊固定裝置的攪拌葉片末端固定測(cè)試塊，連通器管、連通器管閥門的左下部與鋼筒連接，排水管閥門的右下部與鋼筒連接，排水管閥門的下部放置量杯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水壓下盾構(gòu)機(jī)的試驗(yàn)加載裝置，其特征在于所述裝置的工作原理是，當(dāng)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以根據(jù)試驗(yàn)需要向鋼筒內(nèi)噴注改良溶液，扭矩儀測(cè)試攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩，根據(jù)扭矩的大小測(cè)定渣土的流動(dòng)性和抗剪強(qiáng)度，從而確定渣土改良的最佳方案；通過(guò)連通器管、溢流管和排水管可以進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)和常水頭滲透試驗(yàn)， 從而測(cè)定改良后渣土的滲透系數(shù)；其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，可以方便的安裝和拆卸測(cè)試塊；通過(guò)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，刀具材料測(cè)試塊在渣土中磨損，在攪拌葉片以一定的速度在渣土中旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間后，測(cè)量測(cè)試塊磨損后的質(zhì)量，用測(cè)試塊磨損前后的質(zhì)量之差來(lái)定量描述渣土對(duì)刀具材料的磨蝕性。
全文摘要
一種應(yīng)用于盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)領(lǐng)域中的盾構(gòu)法隧道施工渣土改良實(shí)驗(yàn)裝置，由鋼筒、攪拌葉片、攪拌軸、電機(jī)、減速機(jī)、扭矩儀、測(cè)試塊固定裝置、測(cè)試塊等組成，該裝置分試驗(yàn)筒和攪拌裝置兩部分，改良溶液噴注口有4個(gè)，在攪拌葉片位置均勻分布在鋼筒壁上；攪拌葉片由四個(gè)攪拌葉片呈十字交叉連接在攪拌軸上，其中的一個(gè)攪拌葉片末端設(shè)置刀具材料測(cè)試塊固定裝置，在測(cè)試塊固定裝置的攪拌葉片末端固定測(cè)試塊，連通器管、連通器管閥門的左下部與鋼筒連接，排水管閥門的右下部與鋼筒連接。該裝置通過(guò)測(cè)量攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)扭矩定量描述渣土的流塑性和抗剪強(qiáng)度，通過(guò)滲水實(shí)驗(yàn)測(cè)量渣土的滲透系數(shù)，通過(guò)測(cè)量刀具材料的磨損量檢測(cè)渣土對(duì)刀具的磨蝕性。
文檔編號(hào)G01N3/56GK102445395SQ20111030422
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者杜大川, 王旭, 蘇鵬程, 費(fèi)學(xué)婷, 趙海峰, 馬漢春, 齊鵬 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司