一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统及使用方法与流程

本发明属于建筑领域，涉及一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统及使用方法。

背景技术：

1、城市地下管线是指城市范围内供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。我国计划用10年左右时间，建成较为完善的城市地下管线体系，使地下管线建设管理水平能够适应经济社会发展需要，应急防灾能力大幅提升。地下管线埋在地下后，在市政道路等施工时，会对地面进行开挖，而对地面进行开挖的时候，往往会造成地下管线出现变形，严重会造成管线断开，会影响整个管线的使用。因此，在埋设有管线的施工场地，地表在开挖前往往会进行模拟实验，对地面进行取样，然后根据样品按照1:10或1:100的比例模拟地下场景进行试验。然而，现有的这种试验仅是随便找一个空况场所，对管线埋设情形进行简单模拟，试验结果误差比较大，不能精确反映开挖对管线的影响，更加不能精准知道开挖深度多少才不会对管线造成破坏，进而给现场实际施工带来不便。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统及使用方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，它包括试验箱、管线、实验桌、显示器、主机和控制箱，试验箱内部不同深度处分别埋设有管线，管线外侧安装有若干个压力传感器，压力传感器分别通过连接线与控制箱相连，控制箱与主机相连，主机与显示器相连；所述试验箱两侧上部分别安装有侧架，两个侧架上分别设置有第一移动机构，两个第一移动机构上分别安装有龙门架，两个龙门架上分别设置有第二移动机构，两个第二移动机构上安装有横架，横架上设置有第三移动机构，第三移动机构上设置有机械臂，机械臂前端安装有钻头或挖斗。

4、进一步地，所述第一移动机构包括侧架外侧开设的第一滑槽，第一滑槽内安装有第一丝杆，第一丝杆一端安装有第一电机，其杆体上螺纹连接有与第一滑槽滑动连接的第一滑块，第一滑块与龙门架相连接。

5、进一步地，所述龙门架内侧开设有第三滑槽，第三滑槽内侧安装有第三丝杆，其顶部安装有第一减速箱，第一减速箱顶部安装有第三电机，第一减速箱底部输出轴与第三丝杆相连接，第三丝杆上螺纹连接有与第三滑槽滑动连接的第三滑块，所述横架的两端分别与两个第三滑块相连接。

6、进一步地，所述横架上开设第二滑槽，第二滑槽安装有第二丝杆，第二丝杆上螺纹连接有与第二滑槽滑动连接的第二滑块，所述第二滑块顶部设置有安装盘，所述机械臂设置于该安装盘上；所述第二丝杆一端设置有第二减速箱，第二减速箱一侧安装有第二电机。

7、进一步地，所述试验箱上安装有控制开关，所述控制开关分别与第一电机、第二电机、第三电机和机械臂电性连接。

8、本发明一种上述技术方案所述的基于开挖导致的地下管线变形试验系统的使用方法，首先工作人员从现场进行钻孔取样，根据样品按照比例进行地面的模拟设计，然后根据管线与地表的距离，在模拟试验箱内进行布置，并在模拟的管线上安装多个压力传感器；通过第一电机通电工作并驱动第一丝杆转动，进而驱动第一滑块在第一滑槽内来回移动，进而带动龙门架来回移动；通过第三电机通电工作并驱动第一减速箱内的齿轮转动，进而驱动第三丝杆转动，进而驱动第三滑块在第三滑槽内上下移动，进而带动横架上下移动；通过第二电机通电并驱动第二减速箱内的齿轮转动，进而驱动第二丝杆转动，进而带动第二滑块在第二滑槽内左右移动，并最终实现机械臂前后上下左右方向的按需移动，然后利用机械臂前端的钻头或挖斗对试验箱内的泥土进行挖掘，挖掘时对管线产生的压力通过压力传感器测得并将所测数据经控制箱传输至主机，主机将所接收数据进行分析后在显示器上显示，通过显示器显示不同深度的管线受到的波动，进而判断开挖的最深深度为多少，才能保证管线不会被损坏。

9、进一步地，所述控制箱内设置有控制器，控制器上设置有数据采集模块，所述主机内设置有数据分析模块、数据统计模块、图表生成模块和图表显示模块，通过数据采集模块采集各压力传感器所测数据并传递至数据分析模块，通过数据分析模块分析后将结果送至数据统计模块，经统计后再送至图表生成模块，图表生成后再通过图表显示模块将生成的数据显示在显示器上。

10、与现有技术相比，本发明所述一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统及使用方法的有益效果是：所述试验系统将地面现场进行取样，然后根据样品按照比例对现场管道进行还原布置，通过开挖设备对模拟的地面进行开挖试验，根据管线上的压力传感器传回的数据，从而判断开挖设备开挖不同深度从而对不同深度的管线造成的破坏程度，从而能更加精准的知道需要开挖的深度，保护管线在施工现场不会被损坏。

技术特征：

1.一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，其特征在于：它包括试验箱(1)、管线(2)、实验桌(3)、显示器(4)、主机(5)和控制箱(6)，试验箱(1)内部不同深度处分别埋设有管线(2)，管线(2)外侧安装有若干个压力传感器(21)，压力传感器(21)分别通过连接线(7)与控制箱(6)相连，控制箱(6)与主机(5)相连，主机(5)与显示器(4)相连；所述试验箱(1)两侧上部分别安装有侧架(101)，两个侧架(101)上分别设置有第一移动机构，两个第一移动机构上分别安装有龙门架(106)，两个龙门架(106)上分别设置有第二移动机构，两个第二移动机构上安装有横架(107)，横架(107)上设置有第三移动机构，第三移动机构上设置有机械臂(108)，机械臂(108)前端安装有钻头或挖斗。

2.根据权利要求1所述的一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，其特征在于：所述第一移动机构包括侧架(101)外侧开设的第一滑槽(102)，第一滑槽(102)内安装有第一丝杆(103)，第一丝杆(103)一端安装有第一电机(105)，其杆体上螺纹连接有与第一滑槽(102)滑动连接的第一滑块(104)，第一滑块(104)与龙门架(106)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，其特征在于：所述龙门架(106)内侧开设有第三滑槽(113)，第三滑槽(113)内侧安装有第三丝杆(114)，其顶部安装有第一减速箱(110)，第一减速箱(110)顶部安装有第三电机(111)，第一减速箱(110)底部输出轴与第三丝杆(114)相连接，第三丝杆(114)上螺纹连接有与第三滑槽(113)滑动连接的第三滑块(117)，所述横架(107)的两端分别与两个第三滑块(117)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，其特征在于：所述横架(107)上开设第二滑槽(112)，第二滑槽(112)安装有第二丝杆(118)，第二丝杆(118)上螺纹连接有与第二滑槽(112)滑动连接的第二滑块(109)，所述第二滑块(109)顶部设置有安装盘，所述机械臂(108)设置于该安装盘上；所述第二丝杆(118)一端设置有第二减速箱(115)，第二减速箱(115)一侧安装有第二电机(116)。

5.根据权利要求1所述的一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，其特征在于：所述试验箱(1)上安装有控制开关，所述控制开关分别与第一电机(105)、第二电机(116)、第三电机(111)和机械臂(108)电性连接。

6.一种权利要求1-5任一项所述的基于开挖导致的地下管线变形试验系统的使用方法，其特征在于：首先工作人员从现场进行钻孔取样，根据样品按照比例进行地面的模拟设计，然后根据管线(2)与地表的距离，在模拟试验箱(1)内进行布置，并在模拟的管线(2)上安装多个压力传感器(21)；通过第一电机(105)通电工作并驱动第一丝杆(103)转动，进而驱动第一滑块(104)在第一滑槽(102)内来回移动，进而带动龙门架(106)来回移动；通过第三电机(111)通电工作并驱动第一减速箱(110)内的齿轮转动，进而驱动第三丝杆(114)转动，进而驱动第三滑块(117)在第三滑槽(113)内上下移动，进而带动横架(107)上下移动；通过第二电机(116)通电并驱动第二减速箱(115)内的齿轮转动，进而驱动第二丝杆(118)转动，进而带动第二滑块(109)在第二滑槽(112)内左右移动，并最终实现机械臂(108)前后上下左右方向的按需移动，然后利用机械臂(108)前端的钻头或挖斗对试验箱(1)内的泥土进行挖掘，挖掘时对管线(2)产生的压力通过压力传感器(21)测得并将所测数据经控制箱(6)传输至主机(5)，主机(5)将所接收数据进行分析后在显示器(4)上显示，通过显示器(4)显示不同深度的管线(2)受到的波动，进而判断开挖的最深深度为多少，才能保证管线不会被损坏。

7.根据权利要求6所述的基于开挖导致的地下管线变形试验系统的使用方法，其特征在于：所述控制箱(6)内设置有控制器，控制器上设置有数据采集模块，所述主机(5)内设置有数据分析模块、数据统计模块、图表生成模块和图表显示模块，通过数据采集模块采集各压力传感器(21)所测数据并传递至数据分析模块，通过数据分析模块分析后将结果送至数据统计模块，经统计后再送至图表生成模块，图表生成后再通过图表显示模块将生成的数据显示在显示器(4)上。

技术总结
本发明公开了一种基于开挖导致的地下管线变形试验系统，它包括试验箱、管线、实验桌、显示器、主机和控制箱，试验箱内部不同深度处分别埋设有管线，管线外侧安装有若干个压力传感器，压力传感器分别通过连接线与控制箱相连，控制箱与主机相连，主机与显示器相连；所述试验箱两侧上部分别安装有侧架，两个侧架上分别设置有第一移动机构，两个第一移动机构上分别安装有龙门架，两个龙门架上分别设置有第二移动机构，两个第二移动机构上安装有横架，横架上设置有第三移动机构，第三移动机构上设置有机械臂，机械臂前端安装有钻头或挖斗。应用本发明可以准确反映地表开挖对所埋设管线的影响，并能精确得出开挖最大深度，避免对管线造成损伤。

技术研发人员：陈祥,胡义,王科伟,钱元弟,胡慧隆,朱雅雯
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14