[发明专利]一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法

说明书

本公开公开了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法，包括水箱、卧式离心泵、空气压缩机、传感器、变径输送部件、试验舱部件和料仓部件；所述水箱的一侧依次通过所述卧式离心泵、所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的一端连接；所述水箱的另一侧通过所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的另一端连接；所述空气压缩机与所述料仓部件通过压力变送器连接；所述料仓部件的出料口通过电动球阀与所述试验舱部件的进料口连接；本公开通过变径输送部件将卧式离心泵和空气压缩机与料仓部和试验舱部连接，并利用悬臂操作箱控制系统，使系统处于恒水压状态，料仓处于恒压状态，进而进行透水冲压材料试验。

技术领域

本公开属于透水冲压材料技术领域，尤其涉及一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法。

背景技术

盾构穿越岩溶发育区，当溶洞距离盾构隧道较近时，掘进中易造成开挖面与溶洞的连通，由于溶洞内存在较大空间，且充填物多为地下水、软土或淤泥，因此易发生盾构栽头和陷落、充填困难、刀具损坏以及地面或地表建筑物的沉降与破坏等现象。地表溶洞处治技术方面，主要采取的工程措施有挖填、夯实、固结灌浆、隔水土工布封闭、氯丁橡胶板、控制抽排水强度、疏排围改治理、平衡地下水和气压力以及填石加混凝土等治理方法。固结灌浆技术具有成熟的施工工艺指导，在溶洞治理过程中被广泛采用，但是其浆液材料的价格普遍偏高，在实际工程中还存在串浆、动水条件下浆液流失严重、封堵不密实以及充填效果难以实时把控等情况。因此，如何进行地表溶洞的快速高效治理仍然是亟需解决的工程问题，进行地表溶洞处治工艺的研究具有重大的经济价值和社会价值，可指导城市盾构隧道快速安全穿越岩溶区的施工。

本公开发明人发现，进行地表溶洞处治工艺研究时采用的实验装置还存在以下缺点：

1.试样装置的加料仓压力不能控制以及试验系统的水压不能得到有效控制，严重的影响了对透水冲压材料的研究效率；

2.试样装置中，进水管道的管径固定，不能真实体现实际情况中溶洞地下水的流动情况，对试验结果影响较大；

3.试验结束后，水和透水冲压材料不能得到分离、回收，对试验材料造成了极大浪费。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置及方法，本公开通过变径输送部件将卧式离心泵与试验舱部连接，空气压缩机与料仓部连接，并利用悬臂操作箱控制系统，使系统处于恒水压状态，料仓处于恒压状态，进而进行透水冲压材料试验。

为了实现上述目的，第一方面，本公开提出了一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，采用如下技术方案：

一种基于水材料研究的溶洞充填试验装置，包括水箱、卧式离心泵、空气压缩机、传感器、变径输送部件、试验舱部件和料仓部件；

所述水箱的一侧依次通过所述卧式离心泵、所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的一端连接；所述水箱的另一侧通过所述传感器和所述变径输送部件与所述试验舱部件的另一端连接；

所述空气压缩机与所述料仓部件通过压力变送器连接；所述料仓部件的出料口通过电动球阀与所述试验舱部件的进料口连接。

进一步的，所述水箱设置在支架上；所述水箱的一端与所述卧式离心泵通过输送管直接连接，所述输送管远离所述卧式离心泵的一端设置在所述水箱的下端，所述水箱的另一端与所述传感器通过输送管直接连接，所述输送管远离所述传感器的一端设置在所述水箱的上端。

进一步的，所述传感器为电磁流量计水液体电子数显管道式高精度传感器。

进一步的，所述变径输送部件包括伸缩装置、变径压板、方形管道、方形法兰和第一圆形法兰；