一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，该设备由发泡系统、检测系统、可移动底座和金属外壳组成。发泡系统由供液系统、供气系统和发泡器组成；检测系统由封闭式检测箱第一进气口、第一压力表和第一气体控制阀组成；发泡系统与检测系统位于可移动底座上；金属外壳前侧设有液体控制阀调节开关、第一气体控制阀调节开关、第二气体控制阀调节开关、观察窗，第一进气口、第二进气口和液体计量泵的进液口分别设置在金属外壳侧壁上。该设备可考虑土舱压力的影响，实现泡沫自动生成和泡沫剂性能检测一体化；可适应不同条件下的发泡要求，且操作简单、易于携带、可靠性高，能充分满足土体改良剂室内试验和现场测试的要求。
【专利说明】
一种土压盾构施工中土体泡沬改良剂性能测试设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种土体泡沫改良剂性能测试设备，尤其适用于土压平衡盾构施工中土体泡沫改良剂性能与效果的测试。
【背景技术】
[0002]进行土体改良是保障盾构安全快速施工的重要工序，泡沫土体改良是目前隧道盾构施工中常用的改良方法，泡沫剂是进行土体改良的重要添加剂，泡沫剂自身性能对土体改良效果的影响较大，泡沫自身性能主要包括泡沫的稳定性以及发泡率两个方面，半衰期和发泡倍率是评价泡沫性质的重要指标，一般而言泡沫的半衰期越长、稳定性越好，发泡倍率越大、泡沫性能越好，对土体的改良效果越明显。在现有的相关发明，如“CN2614776Y—种土工实用的气泡发泡装置”、“CN102198378A—种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置”以及“CN103575616B—种盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置及其使用方法”中，泡沫发生装置多数以单级发泡为主;在“CN204286980U负载作用下渣土-泡沫混合物中泡沫消散性能测定装置”提到土舱内压力对泡沫性能具有重要的影响，该专利采用机械加压的办法来模拟土舱内土压力，然而机械加压方式不能准确的进行压力控制;此外现有的装置各部分仪器比较分散，给在有限的室内空间进行实验带来了诸多不便；因此研究一种将泡沫自动生成和泡沫剂性能检测相结合、充分考虑土舱压力对泡沫消散性能影响以及更大程度提高泡沫剂发泡倍率的一体化设备，对室内以及现场试验获得准确的泡沫剂配比参数进而提高土体的改良效果具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]针对现有设备仪器中存在的不足，本实用新型提供一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，可将泡沫自动生成系统与检测系统的一体化，方便室内与现场试验的操作，并且更加切合实际的考虑土舱压力对泡沫消散性能影响以及提高泡沫剂发泡倍率，且能够有效对发泡剂的发泡倍率和稳定性进行评价，为保证土体改良效果以及工程施工效率提供依据。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0005]—种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，所述测试设备由发泡系统、检测系统、可移动底座以及金属外壳组成;发泡系统与检测系统位于可移动底座上，沿可移动底座长度方向依次并列布置;所述的发泡系统包括供液系统、供气系统和发泡器，供液系统和供气系统沿可移动底座宽度方向依次并列布置，发泡器固定于金属外壳内上部，发泡器的泡沫出口设置在金属外壳的侧壁上;供液系统由液体计量栗、液体控制阀、液体流量表和第一单向阀构成，液体计量栗的出液口通过橡胶管与发泡器的发泡剂进口连接，液体控制阀、液体流量表和第一单向阀依次设置在橡胶管上，液体控制阀位于液体计量栗的出液口一侧，第一单向阀位于发泡器的发泡剂进口一侧;供气系统由第二进气口、第二气体控制阀、气体流量表、第二压力表和第二单向阀构成，第二进气口通过橡胶管与发泡器的压力空气进口连接，二气体控制阀、气体流量表、第二压力表和第二单向阀依次设置在橡胶管上，第二单向阀位于发泡器的压力空气进口一侧，第二气体控制阀位于第二进气口一侧，气体流量表和第二压力表位于第二单向阀和第二气体控制阀之间；第一进气口、第二进气口和液体计量栗的进液口分别设置在金属外壳侧壁上，第一进气口位于第二进气口和液体计量栗的进液口之间，第一进气口通过橡胶管与封闭式检测箱上的第三进气口连接，橡胶管上设有第一压力表和第一气体控制阀，第一气体控制阀位于第一进气口一侧;封闭式检测箱上的泡沫入口设置在金属外壳上，金属外壳前侧设置有观察窗、液体控制阀调节开关、第一气体控制阀调节开关和第二气体控制阀调节开关了，液体控制阀调节开关与液体控制阀连接，第一气体控制阀调节开关与第一气体控制阀连接，第二气体控制阀调节开关与第二气体控制阀连接。
[0006]所述的发泡器由底盘、主体、端头、T型螺栓、叶轮和过滤器构成，底盘和端头采用法兰盘和螺栓分别固定于主体的两端，主体呈空腔状，主体内设置有叶轮和T型螺栓，叶轮的转轴固定于T型螺栓上，T型螺栓固定于主体内靠近端头一侧，过滤器活动的置于主体的空腔与端头之间，发泡剂进口设置在底盘上，泡沫出口设置在端头上，发泡剂进口的中心与泡沫出口的中心位于同一条水平直线上，压力空气进口设置在主体外侧，压力空气进口位于靠近底盘一侧。
[0007]所述的封闭式检测箱由箱体、特制量筒、三脚架、析出液收集器和析液片构成，三脚架设置在箱体内中心位置，析出液收集器位于三脚架下方中心位置处，特制量筒固定于三脚架上方，特制量筒的出液口位于析出液收集器内，析液片位于特制量筒的出液口上方，箱体上分别设置有泡沫入口、第三进气口，泡沫入口位于箱体顶部，特制量筒的出液口的中心、泡沫入口的中心和析出液收集器的中心位于同一条垂线上，第三进气口位于箱体侧壁下方处。
[0008]所述的发泡剂进口内径尺寸为15?30mm，压力空气进口内径尺寸为发泡剂进口内径尺寸的0.5倍，泡沫出口内径尺寸等于发泡剂进口内径尺寸，过滤器由金属框架和两层金属网组成，过滤器可拆卸，金属网目数不小于40目。
[0009]所述的箱体和特制量筒均为透明材料，特制量筒量程不小于3000mL，析液片由金属框架和两层金属网组成，金属网目数不小于50目，析出液收集器量程不小于lOOmL，精度不低于lmL。
[0010]由于采用上述技术方案，本实用新型的优点在于:首先本实用新型将泡沫生成系统与性能检测系统集成一体化，可以实现泡沫自动生成和泡沫剂性能检测连续作业，规避了现有设备中各部件分布零散以及泡沫生成和泡沫剂性能检测分部作业等不足;其次本实用新型可考虑土舱压力的影响，通过压力空气控制泡沫性能检测的压力环境，解决了现有采用机械式加压方式的设备中压力控制不准确的问题，本实用新型中的压力环境更加接近施工现场土舱内土压力条件，保证了泡沫性能评价结果的合理性;此外本实用新型中的发泡器为多级发泡装置，提高了泡沫剂的发泡倍率。同时本实用新型还具有操作方便、成本低、设备占用空间小、可靠性高等优点，对提高土体的改良效果具有明显的作用。
【附图说明】
[0011]图1是土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备示意图。
[0012]图2是该装置内部结构示意图。
[0013]图3是发泡器剖面图。
[0014]图4是封闭式检测箱局部剖面图。
[0015]图中:1_泡沫出口，2-泡沫入口，3-金属外壳，4-观察窗，5-可移动底座，6-进液口，7-第一进气口，8-第二进气口，9-液体控制阀调节开关，I O-第一气体控制阀调节开关，11-第二气体控制阀调节开关，12-特制量筒，13-三脚架，14-封闭式检测箱，15-析出液收集器，16-第一气体控制阀，17-第一压力表，18-液体流量表，19-液体控制阀，20-液体计量栗，21-第三进气口，22-第二气体控制阀，23-气体流量表，24-第二压力表，25-第一单向阀，26-第二单向阀，27-发泡器，28-发泡剂进口，29-底盘，30-压力空气进口，31-主体，32-汇流室，33-T型螺栓，34-叶轮，35-过滤器，36-析液片，37-端头，39-箱体。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作更进一步的说明。
[0017]见附图。
[0018]一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，所述测试设备由发泡系统、检测系统、可移动底座5以及金属外壳3组成;发泡系统与检测系统位于可移动底座5上，沿可移动底座5长度方向依次并列布置;所述的发泡系统包括供液系统、供气系统和发泡器27，供液系统和供气系统沿可移动底座5宽度方向依次并列布置，发泡器27固定于金属外壳3内上部，发泡器27的泡沫出口 I设置在金属外壳3的侧壁上;供液系统由液体计量栗20、液体控制阀19、液体流量表18和第一单向阀25构成，液体计量栗20的出液口通过橡胶管与发泡器27的发泡剂进口 28连接，液体控制阀19、液体流量表18和第一单向阀25依次设置在橡胶管上，液体控制阀19位于液体计量栗20的出液口一侧，第一单向阀25位于发泡器27的发泡剂进口 28—侧;供气系统由第二进气口 8、第二气体控制阀22、气体流量表23、第二压力表24和第二单向阀26构成，第二进气口 8通过橡胶管与发泡器27的压力空气进口 30连接，二气体控制阀22、气体流量表23、第二压力表24和第二单向阀26依次设置在橡胶管上，第二单向阀26位于发泡器27的压力空气进口 30—侧，第二气体控制阀22位于第二进气口 8—侧，气体流量表23和第二压力表24位于第二单向阀26和第二气体控制阀22之间；第一进气口 7、第二进气口 8和液体计量栗20的进液口 6分别设置在金属外壳3侧壁上，第一进气口 7位于第二进气口 8和液体计量栗20的进液口 6之间，第一进气口 7通过橡胶管与封闭式检测箱14上的第三进气口 21连接，橡胶管上设有第一压力表17和第一气体控制阀16，第一气体控制阀16位于第一进气口 7—侧;封闭式检测箱14上的泡沫入口 2设置在金属外壳3上;金属外壳3前侧设置有观察窗4、液体控制阀调节开关9、第一气体控制阀调节开关10和第二气体控制阀调节开关11。
[0019]所述的发泡器27由底盘29、主体31、端头37、T型螺栓33、叶轮34和过滤器35构成，底盘29和端头37采用法兰盘和螺栓分别固定于主体31)的两端，主体31呈空腔状，主体31内设置有叶轮34和T型螺栓33，叶轮34的转轴固定于T型螺栓33上，T型螺栓33固定于主体31内靠近端头37—侧，过滤器35活动的置于主体31的空腔与端头37之间，发泡剂进口 28设置在底盘29上，泡沫出口 I设置在端头37上，发泡剂进口 28的中心与泡沫出口 I的中心位于同一条水平直线上，压力空气进口 30设置在主体31外侧，压力空气进口 30位于靠近底盘29—侧。
[0020]所述的封闭式检测箱14由箱体39、特制量筒12、三脚架13、析出液收集器15和析液片36构成，三脚架13设置在箱体39内中心位置，析出液收集器15位于三脚架13下方中心位置处，特制量筒12固定于三脚架13上方，特制量筒12的出液口位于析出液收集器15内，析液片36位于特制量筒12的出液口上方，箱体39上分别设置有泡沫入口 2、第三进气口 21，泡沫入口 2位于箱体39顶部，特制量筒12的出液口的中心、泡沫入口 2的中心和析出液收集器15的中心位于同一条垂线上，第三进气口 21位于箱体39侧壁下方处。
[0021]所述的进液口6内径尺寸为30mm，所述的第二进气口 8内径尺寸为15mm;发泡剂进口 28内径尺寸为30mm，压力空气进口 30内径尺寸为15mm，泡沫出口)内径尺寸为30mm。
[0022]所述的过滤器35由金属框架和两层金属网组成，过滤器35可拆卸，金属网目数为40目。
[0023]所述的箱体39和特制量筒12均为透明材料，特制量筒12量程为3000mL，析液片36由金属框架和两层金属网组成，金属网目数为50目，析出液收集器15量程为100mL，精度为ImL0
[0024]所述的第一气体控制阀16、第二气体控制阀22和液体控制阀19均采用电动流量控制阀，可通过第二气体控制阀调节开关11和液体控制阀调节开关9分别调节第二气体控制阀22和液体控制阀19的阀门开口大小，进而控制整个系统的气液流量比例，实现不同气液混合比条件下的实验测量;第一气体控制阀调节开关10调节第一气体控制阀16的阀门开口大小来控制封闭式检测箱(14)的压力。
【主权项】
1.一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，其特征在于:所述测试设备由发泡系统、检测系统、可移动底座(5)以及金属外壳(3)组成;发泡系统与检测系统位于可移动底座(5)上，沿可移动底座(5)长度方向依次并列布置;所述的发泡系统包括供液系统、供气系统和发泡器(27)，供液系统和供气系统沿可移动底座(5)宽度方向依次并列布置，发泡器(27)固定于金属外壳(3)内上部，发泡器(27)的泡沫出口(I)设置在金属外壳(3)的侧壁上;供液系统由液体计量栗(20)、液体控制阀(I9)、液体流量表(18)和第一单向阀(25)构成，液体计量栗(20)的出液口通过橡胶管与发泡器(27)的发泡剂进口(28)连接，液体控制阀(19)、液体流量表(18)和第一单向阀(25)依次设置在橡胶管上，液体控制阀(19)位于液体计量栗(20)的出液口一侧，第一单向阀(25)位于发泡器(27)的发泡剂进口( 28) 一侧;供气系统由第二进气口(8)、第二气体控制阀(22)、气体流量表(23)、第二压力表(24)和第二单向阀(26)构成，第二进气口(8)通过橡胶管与发泡器(27)的压力空气进口(30)连接，二气体控制阀(22)、气体流量表(23)、第二压力表(24)和第二单向阀(26)依次设置在橡胶管上，第二单向阀(26)位于发泡器(27)的压力空气进口(30)—侧，第二气体控制阀(22)位于第二进气口(8)—侧，气体流量表(23)和第二压力表(24)位于第二单向阀(26)和第二气体控制阀(22)之间;第一进气口(7)、第二进气口(8)和液体计量栗(20)的进液口(6)分别设置在金属外壳(3)侧壁上，第一进气口(7)位于第二进气口(8)和液体计量栗(20)的进液口(6)之间，第一进气口(7)通过橡胶管与封闭式检测箱(14)上的第三进气口(21)连接，橡胶管上设有第一压力表(17)和第一气体控制阀(16)，第一气体控制阀(16)位于第一进气口(7)—侧；封闭式检测箱(14)上的泡沫入口(2)设置在金属外壳(3)上;金属外壳(3)前侧壁面上设置有观察窗(4)、液体控制阀调节开关(9)、第一气体控制阀调节开关(10)和第二气体控制阀调节开关(11)，液体控制阀调节开关(9)与液体控制阀(19)连接，第一气体控制阀调节开关(10)与第一气体控制阀(I 6)连接，第二气体控制阀调节开关(11)与第二气体控制阀(22)连接。2.根据权利要求1所述的一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，其特征在于:所述的发泡器(27)由底盘(29)、主体(31)、端头(37)、T型螺栓(33)、叶轮(34)和过滤器(35)构成，底盘(29)和端头(37)采用法兰盘和螺栓分别固定于主体(31)的两端，主体(31)呈空腔状，主体(31)内设置有叶轮(34)和T型螺栓(33)，叶轮(34)的转轴固定于T型螺栓(33)上，T型螺栓(33)固定于主体(31)内靠近端头(37)—侧，过滤器(35)活动的置于主体(31)的空腔与端头(37)之间，发泡剂进口(28)设置在底盘(29)上，泡沫出口(I)设置在端头(37)上，发泡剂进口(28)的中心与泡沫出口( I)的中心位于同一条水平直线上，压力空气进口(30)设置在主体(31)外侧，压力空气进口(30)位于靠近底盘(29)—侧。3.根据权利要求1所述的一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，其特征在于:所述的封闭式检测箱(14)由箱体(39)、特制量筒(12)、三脚架(13)、析出液收集器(15)和析液片(36)构成，三脚架(13)设置在箱体(39)内中心位置，析出液收集器(15)位于三脚架(13)下方中心位置处，特制量筒(12)固定于三脚架(13)上方，特制量筒(12)的出液口位于析出液收集器(15)内，析液片(36)位于特制量筒(I2)的出液口上方，箱体(39)上分别设置有泡沫入口( 2)、第三进气口( 21)，泡沫入口( 2)位于箱体(39)顶部，特制量筒(12)的出液口的中心、泡沫入口(2)的中心和析出液收集器(15)的中心位于同一条垂线上，第三进气口( 21)位于箱体(39)侧壁下方处。4.根据权利要求2所述的一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，其特征在于:所述的发泡剂进口(28)内径尺寸为15?30mm，压力空气进口(30)内径尺寸为发泡剂进口(28)内径尺寸的0.5倍，泡沫出口(I)内径尺寸等于发泡剂进口(28)内径尺寸，过滤器(35)由金属框架和两层金属网组成，金属网目数不小于40目。5.根据权利要求3所述的一种土压盾构施工中土体泡沫改良剂性能测试设备，其特征在于:所述的箱体(39)和特制量筒(12)均为透明材料，特制量筒(12)量程不小于3000mL，析液片(36)由金属框架和两层金属网组成，金属网目数不小于50目，析出液收集器(15)量程不小于10mL，精度不低于lmL。
【文档编号】G01N33/00GK205656183SQ201620353365
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月25日 公开号201620353365.7, CN 201620353365, CN 205656183 U, CN 205656183U, CN-U-205656183, CN201620353365, CN201620353365.7, CN205656183 U, CN205656183U
【发明人】刘世伟, 冷先伦, 盛谦, 李健贺, 黄珏浩
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所