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一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，A型鋼管左端和B型鋼管右端焊接，使A型鋼管中心軸線和B型鋼管中心軸線重合，A型鋼管穿過(guò)模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔，B型鋼管2穿過(guò)模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔，使A型鋼管和B型鋼管保持水平，O型密封圈分別嵌在模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁和左側(cè)壁上的預(yù)留圓形孔凹槽內(nèi)，B型鋼管左端焊接一水平加載板，在距B型鋼管左端安裝一反力架，反力架上焊接一千斤頂，千斤頂頂在水平加載板上，將泥漿注入B型鋼管和土體的空隙中，通過(guò)壓力傳感器來(lái)測(cè)試注漿壓力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，操作方便，能用于頂管開(kāi)挖引發(fā)地層變形的模型試驗(yàn)中，模擬真實(shí)施工狀況中頂管頂進(jìn)、注漿過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土力學(xué)試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，適用于模擬現(xiàn)場(chǎng)條件的頂管施工模型試驗(yàn)中。
【背景技術(shù)】
[0002]頂管施工技術(shù)是在不開(kāi)挖地表的情況下，以液壓為動(dòng)力將頂管機(jī)和待鋪設(shè)的管節(jié)在地下逐節(jié)頂進(jìn)，直到頂管接收井的非開(kāi)挖地下管道敷設(shè)施工工藝。其具備以下優(yōu)點(diǎn):施工精度高、適用土質(zhì)廣、適用管徑范圍廣、施工成本較低、對(duì)周邊環(huán)境影響較小。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加速，頂管技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市給排水、煤氣、電力、通信等地下管網(wǎng)以及公路、鐵路隧道建設(shè)中。
[0003]作為一種地下開(kāi)挖方法，頂管施工也不可避免地會(huì)對(duì)管道周?chē)耐馏w產(chǎn)生擾動(dòng)，擾動(dòng)的結(jié)果是使周?chē)耐馏w出現(xiàn)卸載或加載等復(fù)雜的力學(xué)行為并使土層的物理、力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生變化，引起管道周?chē)馏w產(chǎn)生變形，使土層發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生地面和地下土體的移動(dòng)。同時(shí)，在頂管施工中，為了減小頂進(jìn)時(shí)頂管所受摩阻力及頂管施工對(duì)周邊地表沉降的影響，需要對(duì)管道與周邊土體的空隙以一定壓力注入漿液。目前針對(duì)地層變形和減阻注漿，其物理、力學(xué)指標(biāo)的確定基本依靠經(jīng)驗(yàn)公式和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，無(wú)法在施工前在試驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定。因此，為了更好地模擬現(xiàn)場(chǎng)頂管開(kāi)挖施工環(huán)境，有必要研制一種用于模擬頂管施工地層變形和減阻注漿效應(yīng)模型試驗(yàn)的模擬頂管。
[0004]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利-頂管注漿減阻的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?201210137982.X)公開(kāi)了一種頂管注漿減阻的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，專(zhuān)利-平行頂管頂進(jìn)施工模擬裝置(申請(qǐng)?zhí)?201110109981.X)公開(kāi)了一種建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】的平行頂管頂進(jìn)施工模擬裝置。這兩個(gè)專(zhuān)利都沒(méi)有同時(shí)研究地層損失和注漿減阻兩個(gè)因素對(duì)頂管施工的影響，且沒(méi)有對(duì)模型試驗(yàn)中模擬頂管的制作方法、操作方式等進(jìn)行描述。可見(jiàn)，目前尚無(wú)能用于模擬頂管施工引發(fā)地層變形和注漿減阻效應(yīng)模型試驗(yàn)的模擬頂管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提供了一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，該裝置可以用于模擬頂管施工引發(fā)地層變形和注漿減阻效應(yīng)模型試驗(yàn)；試驗(yàn)過(guò)程中采用一邊推進(jìn)模擬頂管一邊注漿的方式，既考慮了地層變形又考慮了注漿減阻的影響，模擬效果更接近于真實(shí)施工情況。該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)合理、操作方便，主要用于模擬頂管施工引發(fā)地層變形和注漿減阻效應(yīng)模型試驗(yàn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，由A型鋼管、B型鋼管、水平加載板、頂管支撐架、第一 O型密封圈、第二 O型密封圈、反力架支座、地錨、千斤頂、千斤頂壓力傳感器、泥漿輸送管、壓力傳感器、注漿泵、泥漿桶組成。其特征在于:A型鋼管左端和B型鋼管右端焊接在一起，且使A型鋼管中心軸線和B型鋼管中心軸線重合；A型鋼管穿過(guò)模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔，B型鋼管穿過(guò)模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔；B型鋼管左端焊接一水平加載板，焊接后的B型鋼管放置在頂管支撐架上。在距B型鋼管左端水平加載板約0.1 — 0.3m處安裝一反力架支座，地錨穿過(guò)反力架支座上的圓柱形孔將反力架固定在地面上。反力架支座上焊接一千斤頂，千斤頂和水平加載板正對(duì)，千斤頂連接千斤頂壓力傳感器。帶有外螺紋的泥漿輸送管左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管右端注漿孔中，泥漿輸送管右端連接壓力傳感器、注漿泵和泥漿桶。
[0007] 所述的A型鋼管是外徑為0.3~0.6m、壁厚為30-50mm、長(zhǎng)約為3~5m的普通碳素鋼
管，其外表光滑。
[0008]所述的B型鋼管是壁厚、長(zhǎng)度與A型鋼管壁厚、長(zhǎng)度相同的普通碳素鋼管，其外徑和A型鋼管內(nèi)徑一致，約為0.27、.55m，其外表光滑。B型鋼管右端端部管壁截面一周開(kāi)4飛個(gè)注漿孔，孔徑約10mm，孔身帶內(nèi)螺紋。帶有外螺紋的泥漿輸送管左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管右端部注漿孔中，泥漿輸送管右端順序連接泥漿壓力傳感器、注漿泵和泥漿桶。
[0009]所述的水平加載板采用一直徑與B型鋼管外徑相同的圓形鋼板制成，水平加載板和B型鋼管焊接在一起。
[0010]所述模型試驗(yàn)箱采用厚度約為30mm的鋼板制作，大致為長(zhǎng)3~5m、高4m、寬4m的長(zhǎng)方體箱，模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁和右側(cè)壁中部距模型試驗(yàn)箱底約1/3~1/2箱體高度處分別開(kāi)一圓形孔，所述二圓形孔的圓心處于同一高程。模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔直徑比B型鋼管外徑大0.01-0.05mm,模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔直徑比A型鋼管外徑大0.01~0.05mm,沿二圓形孔內(nèi)壁中央制作一個(gè)寬度10~12mm、深度10~12mm凹槽。
[0011]所述的第一 O型密封圈和第二 O型密封圈是具有圓形截面的環(huán)行橡膠密封圈，第一 O型密封圈內(nèi)徑比A型鋼管外徑略小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致，用來(lái)防止?jié){液外流。第二 O型密封圈內(nèi)徑比B型鋼管外徑略小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致，用來(lái)防止?jié){液外流。
[0012]所述的反力架安裝在模型試驗(yàn)箱左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁6.(Tl0.0m處，所述的反力架采用型鋼制作，由反力架支柱和反力架支座構(gòu)成，反力架支柱高約為3m，截面邊長(zhǎng)約0.15m,反力架支座是邊長(zhǎng)約為Im,厚度約50mm的正方形鋼板,反力架支柱底端焊接在支座上，反力架支座四個(gè)角各制作一個(gè)直徑約為IOmm的圓柱形孔，地錨穿過(guò)反力架支座圓柱形孔將反力架固定在地面上。
[0013]所述的地錨為樁式地錨，其直徑和反力架支座上圓柱形孔直徑相匹配。
[0014]所述的頂管支撐架安裝在模型試驗(yàn)箱左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁3.0-5.0m處，所述的頂管支撐架采用工字鋼制作，由支撐架支座、支撐架支柱和直徑比B型鋼管直徑大l(T20mm的半圓環(huán)柱體構(gòu)成。支撐架支柱底端焊接在支撐架支座上，上端焊接半圓環(huán)柱體，焊接后的頂管支撐架半圓環(huán)柱體圓心和模型試驗(yàn)箱圓形孔圓心高度一致。
[0015]所述的千斤頂采用液壓式千斤頂，可勻速頂進(jìn)，行程為3.0-5.0m。千斤頂焊接在固定于地面的反力架上，軸心與模型試驗(yàn)箱端部洞口中心對(duì)中，頂推力經(jīng)水平加載板均勻傳遞到B型鋼管和A型鋼管上。千斤頂連接有壓力傳感器，可在試驗(yàn)中測(cè)定頂推力大小。
[0016]一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管的使用方法和工作過(guò)程是:
I)填土:模型試驗(yàn)箱中分層均勻地填入土體，填土過(guò)程中安裝相關(guān)監(jiān)測(cè)元件。土體填至模型試驗(yàn)箱預(yù)留圓形孔時(shí)停止填土。[0017]2)安裝模擬頂管:將第一 O型密封圈安裝在模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔的凹槽內(nèi)，將第二O型密封圈安裝在模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔的凹槽內(nèi)。將焊接在一起的B型鋼管和A型鋼管由模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔向左穿入模型箱，然后，繼續(xù)向左移動(dòng)，B型鋼管穿過(guò)模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔。繼續(xù)向左移動(dòng)B型鋼管和A型鋼管，直至A型鋼管I左端距離模型試驗(yàn)箱I左側(cè)壁50mm處。
[0018]3)繼續(xù)填土與靜置:安裝完頂管后繼續(xù)填土到預(yù)定位置，填土完畢后靜置24小時(shí)。
[0019]4)連接注漿管道與注漿泵:將帶有外螺紋的泥漿輸送管左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管右端部注漿孔中，泥漿輸送管右端順序連接泥漿壓力傳感器、注漿泵和泥漿桶。
[0020]5)安裝反力架:距模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁6.(Tl0.0m處安裝一反力架，反力架底部固定在地面上。反力架上焊接千斤頂，將千斤頂?shù)幕钊斣谒郊虞d板上。
[0021]6)模擬頂推過(guò)程:千斤頂頂推力經(jīng)水平加載板均勻傳遞到B型鋼管和A型鋼管上，A型鋼管緩慢地從模型試驗(yàn)箱中抽出，與此同時(shí)，B型鋼管緩慢頂進(jìn)模型試驗(yàn)箱，在此過(guò)程中通過(guò)注漿泵和泥漿輸送管將泥漿注入B型鋼管和土體之間的空隙中，通過(guò)泥漿壓力傳感器來(lái)測(cè)試注漿壓力。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
I)本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便，可用于模擬頂管施工中引起的地層變形和注漿減阻施工過(guò)程的模型試驗(yàn)中。
[0023]2)試驗(yàn)中可通過(guò)改變A型鋼管和B型鋼管的外徑差來(lái)研究不同的超挖厚度對(duì)地層損失的影響；
3)配合使用A型鋼管和B型鋼管、頂推系統(tǒng)和注漿系統(tǒng)可模擬真實(shí)施工狀況中頂管頂進(jìn)、注漿過(guò)程。
[0024]4)使用O型密封圈可以起到止水防滲的作用，防止了所注漿液的外流。
[0025]申請(qǐng)者利用本模擬頂管用在了模擬頂管開(kāi)挖模型試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)模擬頂管開(kāi)挖引發(fā)的地層應(yīng)力、變形特征，以及摩阻力分布規(guī)律均與工程實(shí)際保持了較高的吻合度，較好的反映出頂管隧道開(kāi)挖地層變形狀態(tài)和摩阻力分布的特點(diǎn)與演化規(guī)律，滿(mǎn)足了模擬現(xiàn)場(chǎng)頂管隧道開(kāi)挖頂進(jìn)施工的需求，對(duì)于推動(dòng)頂管施工技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管示意圖。
[0027]圖2為一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管中焊接后的A型鋼管和B型鋼管剖面圖。
[0028]圖3為一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管中A型鋼管、O型密封圈和模型試驗(yàn)箱連接剖面圖。
[0029]其中:1.A型鋼管，2.B型鋼管，3.水平加載板，4.頂管支撐架，5.模型試驗(yàn)箱，
6.第一 O型密封圈，7.第二 O型密封圈，8.反力架，9.地錨，10.千斤頂，11.千斤頂壓力傳感器(MA18E型或SML-H-8型)，12.泥漿輸送管，13.泥漿壓力傳感器(BST6600-EB型或PT124B-2512型)，14.注漿泵，15.泥漿桶，16.土體，17.泥漿。
[0030]【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1:下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
如圖1、圖2、圖3所示，一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，由A型鋼管1、B型鋼管2、水平加載板3、頂管支撐架4、第一 O型密封圈6、第二 O型密封圈7、反力架支座8、地錨9、千斤頂10、千斤頂壓力傳感器11、泥漿輸送管12、泥漿壓力傳感器13、注漿泵14、泥漿桶15等構(gòu)成。其特征在于:A型鋼管I左端和B型鋼管2右端焊接在一起，且使A型鋼管I中心軸線和B型鋼管2中心軸線重合;A型鋼管I穿過(guò)模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔，B型鋼管2穿過(guò)模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔，且使A型鋼管I和B型鋼管2保持水平；將第一 O型密封圈6和第二 O型密封圈7分別嵌在模型試驗(yàn)箱5右側(cè)壁和左側(cè)壁上的預(yù)留圓形孔凹槽內(nèi)；B型鋼管2左端焊接一水平加載板3，焊接后的B型鋼管2放置在頂管支撐架4上。在距模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁約6.(Tl0.0m處安裝一反力架8，地錨9穿過(guò)反力架支座8上的圓柱形孔將反力架支座8固定在地面上。反力架8上焊接一千斤頂10，千斤頂10和水平加載板3正對(duì)，千斤頂10連接千斤頂壓力傳感器11。帶有外螺紋的泥漿輸送管12左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管2右端部注漿孔中，泥漿輸送管12右端順序連接泥漿壓力傳感器13、注漿泵14和泥漿桶15。
[0031]所述的A型鋼管I是外徑為0.3~0.6m、壁厚為3(T50mm、長(zhǎng)約為3~5m的普通碳素
鋼管，其外表光滑。
[0032]所述的B型鋼管2是外徑和A型鋼管I內(nèi)徑一致，約為0.27、.55m，壁厚、長(zhǎng)度和A型鋼管相同的普通碳素鋼管，其外表光滑。B型鋼管右端端部管壁截面一周開(kāi)4飛個(gè)注漿孔，孔徑約10mm，孔身帶內(nèi)螺紋。
[0033]所述的水平加載板3采用一直徑略大于B型鋼管2外徑的圓形鋼板制成，水平加載板3和B型鋼管2焊接在一起。
[0034]所述模型試驗(yàn)箱采用厚度約為30mm的鋼板制作,大致為長(zhǎng)3~5m、高4m、寬4m的長(zhǎng)方體箱，模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁和右側(cè)壁中部距模型試驗(yàn)箱5底約1/3~1/2箱體高度處分別開(kāi)一圓形孔，所述二圓形孔的圓心處于同一高程。模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁上的圓形孔直徑比B型鋼管2外徑大0.01-0.05mm，模型試驗(yàn)箱5右側(cè)壁上的圓形孔直徑比A型鋼管I外徑大
0.01^0.05mm,沿二圓形孔內(nèi)壁中央制作一個(gè)寬度10~12_、深度10~12_凹槽。
[0035]所述的第一 O型密封圈6和第二 O型密封圈7是具有圓形截面的環(huán)行橡膠密封圈，第一 O型密封圈6內(nèi)徑比A型鋼管I外徑略小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱5右側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致，用來(lái)防止?jié){液外流。第二 O型密封圈7內(nèi)徑比B型鋼管2外徑略小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致，用來(lái)防止?jié){液外流。
[0036]所述的反力架8安裝在模型試驗(yàn)箱5左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁6.(Tl0.0m處，所述反力架8采用型鋼制作，由反力架支柱、反力架支座構(gòu)成，反力架支柱高約為3m，截面邊長(zhǎng)約0.15m,反力架支座是邊長(zhǎng)約為1.0m,厚度約為50mm的正方形鋼板,反力架支柱底端焊接在反力架支座上，反力架支座四個(gè)角各制作一個(gè)直徑約為IOmm的圓柱形孔，地錨9穿過(guò)反力架支座圓柱形孔將反力架8固定在地面上。
[0037]所述的地錨9為樁式地錨，其外徑和反力架支座上圓柱形孔直徑相匹配。
[0038]所述的頂管支撐架4安裝在模型試驗(yàn)箱5左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁3.0-5.0m處，所述的頂管支撐架4采用工字鋼制作，由支撐架支座、支撐架支柱和直徑比B型鋼管2直徑大l(T20mm的半圓環(huán)柱體構(gòu)成。支撐架支柱底端焊接支撐架支座,上端焊接半圓環(huán)柱體，焊接后的頂管支撐架半圓環(huán)柱體圓心和模型試驗(yàn)箱圓形孔圓心高度一致。
[0039]所述的千斤頂10采用液壓式千斤頂，可勻速頂進(jìn)，行程為3.0-5.0m0千斤頂10焊接在固定于地面的反力架上，軸心與模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁上預(yù)設(shè)的圓形孔的圓心對(duì)中，頂推力經(jīng)水平加載板均勻傳遞到B型鋼管2和A型鋼管I上。千斤頂10連接有壓力傳感器11，可在試驗(yàn)中測(cè)定頂推力大小。
[0040]一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管的使用方法和工作過(guò)程是:
I)填土:模型試驗(yàn)箱5中分層均勻地填入土體16，填土過(guò)程中安裝相關(guān)監(jiān)測(cè)元件。土體16填至模型試驗(yàn)箱5預(yù)留圓形孔時(shí)暫停填土。
[0041]2)安裝模擬頂管:將第一 O型密封圈6安裝在模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔的凹槽內(nèi)，將第二O型密封圈7安裝在模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔的凹槽內(nèi)。將焊接在一起的B型鋼管2和A型鋼管I由模型試驗(yàn)箱5右側(cè)壁上的圓形孔向左穿入模型箱，然后，繼續(xù)向左移動(dòng)，B型鋼管2穿過(guò)模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁上的圓形孔。再繼續(xù)向左移動(dòng)B型鋼管2和A型鋼管1，直至A型鋼管I左端距離模型試驗(yàn)箱I左側(cè)壁50mm處。
[0042]3)繼續(xù)填土與靜置:安裝完頂管后繼續(xù)填土到預(yù)定位置，填土完畢后靜置24小時(shí)。
[0043]4)連接注漿管道與注漿泵:將帶有外螺紋的泥漿輸送管12左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管2右端部注漿孔中，泥漿輸送管12右端順序連接泥漿壓力傳感器13、注漿泵14和泥漿桶15。
[0044]5)安裝反力架:距模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁6.(Tl0.0m處安裝一反力架8，反力架8通過(guò)地錨9固定在地面上。反力架8上焊接千斤頂10，將千斤頂10的活塞頂在水平加載板3上。
[0045]6)模擬頂推過(guò)程:千斤頂10頂推力經(jīng)水平加載板3均勻傳遞到B型鋼管2和A型鋼管2上，A型鋼管I緩慢地從模型試驗(yàn)箱中抽出，與此同時(shí)，B型鋼管2緩慢頂進(jìn)模型試驗(yàn)箱，在此過(guò)程中通過(guò)注漿泵14和泥漿輸送管12將泥漿17注入B型鋼管2和土體16之間的空隙中，通過(guò)泥漿壓力傳感器13來(lái)測(cè)試注漿壓力。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，它包括A型鋼管(1)、B型鋼管(2)、水平加載板(3)、頂管支撐架(4)、第一 O型密封圈(6)、反力架支座(8)、地錨(9)、千斤頂壓力傳感器(11)、泥漿壓力傳感器(13)、注漿泵(14)、泥漿桶(15)，其特征在于:A型鋼管(1)左端和B型鋼管(2)右端焊接，A型鋼管(1)中心軸線和B型鋼管(2)中心軸線重合;A型鋼管(1)穿過(guò)模型試驗(yàn)箱右側(cè)壁上的圓形孔，B型鋼管(2)穿過(guò)模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁上的圓形孔，第一 O型密封圈(6)和第二 O型密封圈(7)分別嵌在模型試驗(yàn)箱(5)右側(cè)壁和左側(cè)壁上的預(yù)留圓形孔的凹槽內(nèi)，B型鋼管(2)左端焊接一水平加載板(3)，焊接后的B型鋼管(2)放置在頂管支撐架(4)上，在模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱5左側(cè)壁6.(Tl0.0m處安裝反力架支座(8)，地錨(9)穿過(guò)反力架支座(8)上的圓柱形孔，將反力架(8)固定在地面上，反力架支座(8)上焊接一千斤頂(10)，千斤頂(10)和水平加載板(3)正對(duì)，千斤頂(10)連接千斤頂壓力傳感器(11)，泥漿輸送管(12)左端擰在帶有內(nèi)螺紋的B型鋼管(2)右端部的注漿孔中，泥漿輸送管(12)右端順序連接泥漿壓力傳感器(13)、注漿泵(14)和泥漿桶(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的A型鋼管(1)為外壁光滑、外徑為0.3^0.6m、壁厚為3(T50mm、長(zhǎng)為3~5m的碳素鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的B型鋼管(2)為外壁光滑、外徑和A型鋼管(1)內(nèi)徑一致，壁厚、長(zhǎng)度和A型鋼管(1)壁厚、長(zhǎng)度相同的碳素鋼管，B型鋼管(2)右端端口部管壁截面一周開(kāi)4飛個(gè)注漿孔，孔徑10mm，孔身帶內(nèi)螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的水平加載板(3)采用一直徑與B型鋼管(2)外徑相同的圓形鋼板制成，水平加載板(3)和B型鋼管(2)焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述模型試驗(yàn)箱(5)采用厚度為30mm的鋼板制作，長(zhǎng):T5m、高4m、寬4m的長(zhǎng)方體箱，模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)壁和右側(cè)壁中部距模型試驗(yàn)箱(5)底1/3~1/2箱體高度處分別開(kāi)一圓形孔，所述二圓形孔的圓心處于同一高程，模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)壁上的圓形孔直徑比B型鋼管(2)外徑大0.01-0.05mm，模型試驗(yàn)箱(5)右側(cè)壁上的圓形孔直徑比A型鋼管(1)外徑大0.01-0.05mm,沿二圓形孔內(nèi)壁中央制作一個(gè)寬度l(Tl2mm、深度凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的第一O型密封圈(6)和第二 O型密封圈(7)是圓形截面的環(huán)行橡膠密封圈,第一 O型密封圈(6)內(nèi)徑比A型鋼管(1)外徑小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱(5)右側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致，第二 O型密封圈(7)內(nèi)徑比B型鋼管(2)外徑小，其截面直徑和模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)壁上的圓形孔的凹槽寬度一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的反力架(8)采用型鋼制作，由反力架支柱、反力架支座構(gòu)成，反力架支柱高為3m，截面邊長(zhǎng)0.15m,反力架支座是邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 0m，厚度為50mm的正方形鋼板，反力架支柱底端焊接在反力架支座上，反力架支座四個(gè)角各制作一個(gè)直徑為1Omm的圓柱形孔，地錨(9)穿過(guò)反力架支座圓柱形孔將反力架(8)固定在地面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的地錨(9)為樁式地錨，其外徑和反力架支座上圓柱形孔直徑相匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的模擬頂管，其特征在于:所述的頂管支撐架(4)安裝在模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)、距模型試驗(yàn)箱(5)左側(cè)壁3.0-5.0m處，所述的頂管支撐架(4 )采用工字鋼制作，由支撐架支座、支撐架支柱和直徑比B型鋼管(2 )直徑大l(T20mm的半圓環(huán)柱體構(gòu)成，支撐架支柱底端焊接支撐架支座上，上端焊接半圓環(huán)柱體，焊接后的頂管支撐架半圓環(huán)柱體圓心 和模型試驗(yàn)箱圓形孔圓心高度一致。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK103995096SQ201410249645
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】陳善雄, 程劉勇, 許錫昌, 王星運(yùn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所