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：
本实用新型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。
实用新型内容本实用新型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，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括包括 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。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
3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 ο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。本实用新型具有如下优点本实用新型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为本实用新型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 图图2a为本实用新型中底座的固定装置示意图图2b为本实用新型中搅拌桶固定装置示意图图3为本实用新型底座和底座轨道的结构示意图图中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。
具体实施方式
以下结合附图1 图3对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新型包括槽钢框形支架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
410，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1.一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。
专利摘要本实用新型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。该实用新型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G01N11/14GK201795979SQ20102026115
公开日2011年4月13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