[发明专利]地铁盾构同步注浆料浮力消散特性的测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种地铁盾构同步注浆料浮力消散特性的测试装置，其特征在于：

试验机架(1)的上部安装有数据采集及控制系统(2)，试验机架(1)的一侧竖向固定有滚珠丝杆升降机构(3)，滚珠丝杆升降机构(3)的丝杆(3b)上端与步进电机(4)相连，滚珠丝杆升降机构(3)的升降螺母(3a)与横连接杆(5)的一端固定连接，横连接杆(5)的另一端与悬臂梁传感器(6)的固定端连接，悬臂梁传感器(6)的自由端与连接筒(7)的上端固定连接；刚性的竖连接杆(8)的上端插入连接筒(7)的内腔(7a)中，竖连接杆(8)的下端与浮力体(9)固定连接；浮力体(9)位于浆液桶(10)中；

所述的步进电机(4)、悬臂梁传感器(6)均与数据采集及控制系统(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构同步注浆料浮力消散特性的测试装置，其特征在于：所述的浮力体(9)为轻质材料制成的封闭的空心体。

3.根据权利要求1所述的一种地铁盾构同步注浆料浮力消散特性的测试装置，其特征在于：所述的浆液桶(10)的材质是透明的钢化有机玻璃。

4.使用权利要求1所述的一种地铁盾构同步注浆料浮力消散特性的测试装置，进行同步注浆料消散特性测试的方法，其步骤为：

A、测试准备

数据采集及控制系统(2)控制步进电机(4)反转，驱动滚珠丝杆升降机构(3)的升降螺母(3a)向下移动，并经横连接杆(5)、悬臂梁传感器(6)、连接筒(7)、竖连接杆(8)带动浮力体(9)下降至浆液桶(10)的底部；随后，步进电机(4)待机，再将待测的地铁盾构同步注浆料(11)装入浆液桶(10)内；

B、浮力测试

数据采集及控制系统(2)控制步进电机(4)正转，驱动滚珠丝杆升降机构(3)的升降螺母(3a)向上带动悬臂梁传感器(6)及连接筒(7)向上移动设定的单次上浮距离；竖连接杆(8)因自重不随连接筒(7)上移，其上端不再抵紧连接筒(7)及悬臂梁传感器(6)；

然后，在设定的单次停留时间内，步进电机(4)停止转动；在此过程中，浮力体(9)在同步注浆料(11)的浮力作用下向上浮动，并带动竖连接杆(8)沿连接筒(7)的内腔(7a)向上移动，直至竖连接杆(8)向上顶紧连接筒(7)及悬臂梁传感器(6)的自由端；悬臂梁传感器(6)通过连接筒(7)、竖连接杆(8)对浮力体(9)产生下压力，使浮力体(9)停止上浮，保持静止；步进电机(4)停止转动的时间，达到设定的单次停留时间时，完成本次浮力测试；同时，数据采集及控制系统(2)采集并记录本次浮力测试过程中悬臂梁传感器(6)的最大的下压力值和对应的时间；

C、循环

重复步骤B的操作，直至连续三次采集记录的悬臂梁传感器(6)的下压力值均为零，测试结束；

D、数据输出

数据采集及控制系统(2)根据采集记录的各次浮力测试的下压力值数据、对应的时间数据、浮力体(9)及竖连接杆(8)的重力和体积，计算绘制出单位体积的浮力体(9)在同步注浆料(11)中的“浮力—时间”曲线，即测出地铁盾构同步注浆料(11)的浮力消散特性。