专利名称：一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，该装置可以用于测 试土体摩擦性、搅拌扭矩大小的室内搅拌试验，可应用于地下隧道工程盾构机施工土体改 良室内试验中改良土体摩擦性、搅拌扭矩的性能研究。
背景技术：
土压平衡盾构施工过程是盾构刀盘掘削土层，掘削的渣土进入土舱经充分搅拌 后具有良好的塑流状态，并通过螺旋输送机排出。在此过程中，土体的摩擦性、搅拌扭矩大 小是影响盾构机掘进效率的重要因素，在地质条件不佳的地层(砂、卵石地层)中施工出现 了许多问题，如刀盘扭矩过大、刀具及刀盘磨损过快等。最有效的解决方法是通常通过添加 膨润土泥浆、或泡沫、或高分子聚合物或它们的混合物等进行土体改良改善开挖渣土的性 能，但添加剂配比方案均依靠现场摸索或工程经验来确定，施工中存在盲目性。改良土体的 性能缺乏相应的评价标准和评价方法，对于测量不同添加剂改良后土体的摩擦性、搅拌扭 矩，目前还未见有专利报道能实现这种功能的试验装置。
发明内容
本发明提出了一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，该装置通过测量 土体搅拌过程中电流随时间的变化，评价改良后土体的摩擦性、搅拌扭矩性能，进而可以优 化土体改良的添加剂配比，改善盾构机在不良土层中的施工。为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括框形支架、电动机、 电动机变速器、电流表、传动轴、搅拌叶片、搅拌桶、底座和升降架。其中框形支架上方设 有一横梁，电动机、电动机变速器和电流表固定在该横梁上，电动机变速器与电动机相连， 用于调整电动机的转速，电流表一端与电动机相连，另一端与电脑相连，电流表测量电动机 运行的电流并将测得的电流值储存在电脑里。搅拌桶固定在底座上，底座设置在框形支架 上，搅拌叶片设置在搅拌桶内并通过转动轴与电动机的输出轴相连接。底座与框形支架的 连接关系为底座的侧面设置有轮子，框形支架上沿竖直方向设置有竖直轨道，轮子设置在 竖直轨道内使底座与框形支架之间形成滑动连接，升降架设置在框形支架的底部与底座之 间，升降架的上端与底座相接触，通过升降架调节底座的升降。支架的底部设置有底座轨 道，所述的竖直轨道的下部与底座轨道相连接，底座轨道沿着底座平面布置，并且与竖直轨 道相垂直，底座能够沿着底座轨道滑动。所述的搅拌桶固定在底座上，其具体连接关系为底座上设置有一横梁，横梁上有 成对布置的孔，在搅拌桶的两侧的下部对称固定有一圆环，圆环与横梁上的孔位置对应，并 通过螺栓将二者固定。所述横梁上布置的各对孔中两个孔之间的间距不等，用于固定不同 尺寸的搅拌桶，搅拌桶可以为不锈钢搅拌桶。搅拌叶片的叶面与水平面之间的夹角为30° 60°，搅拌叶片的宽度是60mm。所述的框形支架由槽钢制成，竖直轨道和底座轨道均为槽钢，底座上的轮子能够
3在槽钢内滚动。本发明具有如下优点本发明可以根据土体颗粒粒径不同改变搅拌桶大小，满足不同土层的需要。实时 记录搅拌过程中电动机电流随时间的变化规律，详细研究土体的搅拌扭矩与不同添加剂改 良土体之间的关系。底座可以升降和水平滑动，便于试样的添加和清理，试验程序简单、方 便，具有良好的实验效果。
图1为本发明一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置的结构示意2a为本发明中底座的固定装置示意2b为本发明中搅拌桶固定装置示意3为本发明底座和底座轨道的结构示意中1、槽钢框形支架，2、电动机，3、电动机变速器，4、电流表，5、传动轴，6、搅拌 叶片，7、不锈钢搅拌桶，8、底座，9、升降架，10、底座轨道，11、圆环，12、轮子，13、底座固定装 置，通过铁销把搅拌桶和底座固定防止搅拌时发生转动。
具体实施例方式下面结合附图1 图3对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明包括槽钢框形支架1、电动机2、电动机变速器3、电流表4、传 动轴5、搅拌叶片6、不锈钢搅拌桶7、搅拌桶底座8、升降架9和设置在支架下部的底座轨道 10。框形支架上方设有一横梁，电动机、电动机变速器和电流表固定在该横梁上。电动机变 速器3和电流表4都与电动机相连，电动机变速器3用于改变电动机的转速，电流表4用于 测量电动机2的电流并储存在电脑里。搅拌叶片6通过转动轴5与电动机2的输出轴相连 接，搅拌叶片6设置在不锈钢搅拌桶7内。不锈钢搅拌桶7固定在底座8上，底座8的侧面 设置有轮子12，在槽钢框形支架1的两侧设置有竖直轨道14，竖直轨道14由槽形钢制成， 轮子12设置在槽形钢内，并能够在槽形钢内滚动。升降架9设置在槽钢框形支架1的底部 与底座8之间，升降架9的上端与底座8相接触，通过升降架9调节底座8的升降。此处升 降架是汽车用千斤顶，产品型号是JC-202。不锈钢搅拌桶7与底座8之间的连接关系如图2所示，在底座8上设置有一横梁， 横梁上开有一系列成对布置的小孔，各对孔中两个孔的间距不等，如图2a所示，在不锈钢 搅拌桶7两侧的下部对称设有圆环11，如图2b所示，圆环与横梁上的孔位置对应，并通过螺 栓将二者固定。横梁上不同间距的孔可以固定不同直径的搅拌桶7，同样可更换不同尺寸的 搅拌叶片。另外，在槽钢框形支架1的下部设有槽钢做成的底座轨道10，竖直轨道14的下 部与底座轨道10相连接，底座轨道10沿着底座平面布置，并且与竖直轨道14相垂直，底座 8能够沿着底座轨道10滑动，搅拌桶7和底座8可以通过底座轨道10运出槽钢框形支架1 外。本实施例中电动机最高转速为18 20转/分钟，可经减速机一直减速到0转/ 分钟，搅拌叶片的叶面与水平面之间的夹角为30° 60°，叶片的宽度是60mm，搅拌过程 中通过电脑与电流表连接记录并储存电流值，进一步计算得到搅拌叶片的扭矩值。满足室
4内评价改良土体摩擦性能、搅拌扭矩大小的功能要求。 使用时，操作步骤如下将装有土样的搅拌桶7通过底座轨道10推到支架的中心 位置，使得底座8上的轮子12与槽钢中心对齐，操作升降架9升高底座8使得搅拌叶片6 和搅拌桶7底部接触，调整合适的电动机转速，开动电动机2，同时记录电流值，直到电流值 达到稳定时关闭电动机，储存电流值，然后下降底座直到底座轨道10，取出底座和搅拌桶， 倒出搅拌桶内的土样，清洗搅拌桶。必要时可在搅拌桶底上铺设一层弹性材料(如橡胶)， 可以减小搅拌叶片6和搅拌桶7底部之间的摩擦，使得电动机顺利转动。
权利要求
一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在于包括框形支架、电动机、电动机变速器、电流表、传动轴、搅拌叶片、搅拌桶、底座和升降架；其中框形支架上方设有一横梁，电动机、电动机变速器和电流表固定在该横梁上，电动机变速器与电动机相连，用于调整电动机的转速，电流表一端与电动机相连，另一端与电脑相连，电流表测量电动机的电流并将测得的电流值储存在电脑里；搅拌桶固定在底座上，底座设置在框形支架上，搅拌叶片设置在搅拌桶内并通过转动轴与电动机的输出轴相连接；底座与框形支架的连接关系为底座的侧面设置有轮子，框形支架上沿竖直方向设置有竖直轨道，轮子设置在竖直轨道内使底座与框形支架之间形成滑动连接，升降架设置在框形支架的底部与底座之间，升降架的上端与底座相接触，下端固定在框形支架的底部上，底座可以通过升降架进行升降；支架的底部设置有底座轨道，所述的竖直轨道的下部与底座轨道相连接，底座轨道沿着底座平面布置，并且与竖直轨道相垂直，底座能够沿着底座轨道滑动运输至框形支架外。
2.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于所述的搅拌桶固定在底座上，其具体连接关系为底座上设置有一横梁，横梁上有成对 布置的孔，在搅拌桶的两侧的下部对称固定有一圆环，圆环与横梁上的孔位置对应，并通过 螺栓将二者固定。
3.根据权利要求2所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于所述横梁上布置的各对孔中两个孔之间的间距不等，用于固定不同尺寸的搅拌桶。
4.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于搅拌叶片的叶面与水平面之间的夹角为30° 60°，搅拌叶片的宽度是60mm。
5.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于所述的搅拌桶为不锈钢搅拌桶。
6.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于所述的框形支架由槽钢制成，竖直轨道和底座轨道均为槽钢，底座上的轮子能够在槽钢 内滚动。
7.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，其特征在 于在搅拌桶内侧的底部铺设有一层弹性材料。
全文摘要
本发明涉及一种土压平衡盾构施工土体改良试验的搅拌装置，该装置可以用于测试土体摩擦性、搅拌扭矩大小的室内搅拌试验。本装置包括框形支架上方设有一横梁，电动机、电动机变速器和电流表安装在横梁上。搅拌桶固定在底座上，底座设置在框形支架上，搅拌叶片设置在搅拌桶内并通过转动轴与电动机的输出轴相连接。底座上有一系列的固定装置可安装不同大小的搅拌桶，并通过支架底部设置的升降架和底座轨道进行升降和水平滑动。电脑与电流表连接实时记录搅拌过程中电动机电流随时间的变化过程。该发明用于测试土体摩擦性、搅拌扭矩大小的室内搅拌试验，适用于多种土层，试验程序简单、方便，实时记录电流变化，具有良好的试验效果。
文档编号G01N11/14GK101915715SQ20101022853
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者周永攀, 姜厚停, 马超, 龚秋明 申请人:北京工业大学