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专利号: 2017108016228
申请人: 祐樘(南京)软件科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:包括前后间隔设置的两条轨道(11)、能够沿两条轨道(11)行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构,以及注浆料混合桶(21)、注浆泵(19)、水泵(20)、注浆料收集桶(18)、数据采集器(31)和与数据采集器(31)相接的计算机(48);

所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道(11)行走的四个轨道轮(9),每个所述轨道轮(9)的顶部均设置有支撑杆(10),所述支撑杆(10)上间隔设置有多个第一连接孔(34),所述支撑杆(10)上套装有杆板连接件(12),所述杆板连接件(12)通过连接在第一连接孔(34)中的螺栓与支撑杆(10)固定连接,位于两条轨道(11)同一端的两根支撑杆(10)顶部之间均固定连接有纵向梁(28),两根所述纵向梁(28)之间固定连接有与纵向梁(28)垂直的横向梁(17),所述横向梁(17)的左端固定连接有滑轮组固定架(16),所述滑轮组固定架(16)上安装有滑轮组(13),所述滑轮组(13)上连接有吊装铁链(22);

所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体(6),所述托架本体(6)的底部四个角上均设置有支撑凸台(35),所述支撑凸台(35)上设置有轴承孔(36),所述轴承孔(36)内安装有轴承(7),所述杆板连接件(12)与轴承(7)连接,所述托架本体(6)的左侧面上设置有吊装板(37),所述吊装板(37)上设置有与吊装铁链(22)连接的吊装孔(38),所述托架本体(6)宽度方向的两侧均设置有托架固定孔(39);

所述裂隙模拟机构包括下底板(3)和上顶板(2),以及夹装在下底板(3)和上顶板(2)之间的垫板(4);所述下底板(3)的左端顶部固定连接有挡水板(1),所述下底板(3)上嵌入安装有位于挡水板(1)旁侧的水槽箱(5),所述下底板(3)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器(32)的压力传感器安装孔(26),位于下底板(3)左端的前两个压力传感器安装孔(26)之间设置有注浆孔(25),所述注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接,所述注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接,所述下底板(3)上位于压力传感器安装孔(26)的两侧均设置有多个下底板固定孔(42);所述上顶板(2)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器(33)的流速传感器安装孔(27),位于上顶板(2)最左端的流速传感器安装孔(27)左侧设置有用于将通过水泵(20)加压后的水注入水槽箱(5)内的入水孔(24),所述水泵(20)的入水口与水源连接,所述水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接,所述上顶板(2)上位于流速传感器安装孔(27)的两侧均设置有多个上顶板固定孔(44);所述上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6)通过依次连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内的固定螺栓(8)固定连接;所述注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上;

所述压力传感器(32)的输出端和流速传感器(33)的输出端均与数据采集器(31)的输入端连接,所述数据采集器(31)的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头(45),所述摄像头(45)悬挂设置在横向梁(17)的中部;

所述下底板(3)与垫板(4)之间设置有粗糙度结构面模拟片(29);

所述托架本体(6)的右侧底部靠近支撑凸台(35)的位置固定连接有角度测量尺(30)。

2.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:所述粗糙度结构面模拟片(29)由8~80目的砂纸制成。

3.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:所述纵向梁(28)通过竖向连接头(14)固定连接在支撑杆(10)顶部,所述纵向梁(28)的两端均设置有用于连接竖向连接头(14)的第二连接孔;所述横向梁(17)通过横向连接头(15)与纵向梁(28)固定连接,所述纵向梁(28)的中部设置有用于连接横向连接头(15)的第三连接孔,所述横向梁(17)的两端均设置有用于连接横向连接头(15)的第四连接孔。

4.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:所述下底板(3)的左端设置有三个挡水板固定孔(23),所述挡水板(1)通过连接在所述挡水板固定孔(23)内的螺栓固定连接在下底板(3)左端顶部;所述下底板(3)上设置有位于三个挡水板固定孔(23)旁侧的水槽箱安装孔(46),所述水槽箱(5)粘接在水槽箱安装孔(46)内。

5.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:所述下底板(3)由不锈钢板制成,所述垫板(4)由不锈钢板制成,所述上顶板(2)由四块亚克力板拼接构成,所述托架本体(6)由不锈钢板制成。

6.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置,其特征在于:所述托架本体(6)上设置有多个结构孔(47)。

7.一种利用如权利要求3所述的装置进行多功能裂隙注浆实验室模拟的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置,具体过程为:

步骤101、将四个杆板连接件(12)分别套装在四根支撑杆(10)上,并采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定,且使四个杆板连接件(12)位于在同一平面上;

步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承(7)与杆板连接件(12)连接,从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上;

步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮(9)移入轨道(11)内;

步骤104、首先,将横向连接头(15)套在横向梁(17)的两端并用螺栓将横向连接头(15)固定在横向梁(17)上;接着,将滑轮组固定架(16)固定连接在横向梁(17)的左端,并将滑轮组(13)安装在滑轮组固定架(16)上;然后,将两个横向连接头(15)分别与纵向梁(28)连接并用螺栓固定;最后,分别在两根纵向梁(28)的两端套装竖向连接头(14)并采用螺栓将竖向连接头(14)与纵向梁(28)固定连接;

步骤105、首先,将经过步骤104组装的组合体通过竖向连接头(14)套装在支撑杆(10)上,并采用螺栓将竖向连接头(14)与支撑杆(10)固定连接;然后,在横向梁(17)的中部悬挂摄像头(45);

步骤106、首先,采用螺栓将挡水板(1)固定连接在下底板(3)的左端顶部;接着,将下底板(3)放入托架本体(6)内,并在下底板(3)上嵌入安装水槽箱(5);然后,在下底板(3)上依次放上垫板(4)和上顶板(2);最后,采用连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)固定连接上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6);

步骤107、将注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接,并将注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接;

步骤108、将水泵(20)的入水口与水源连接,将水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接;

步骤109、将多个压力传感器(32)分别对应插入多个压力传感器安装孔(26)内,并将多个流速传感器(33)分别对应插入多个流速传感器安装孔(27)内;

步骤1010、将注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上;

步骤二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验,其中,一个预设倾角的光滑裂隙面的注浆模拟实验具体过程为:

步骤201、首先,将杆板连接件(12)与支撑杆(10)松开;接着,将吊装铁链(22)连接到吊装孔(38)内;然后,通过滑轮组(13)将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角;最后,先采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近滑轮组(13)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定,再采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近注浆料收集桶(18)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定;

步骤202、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶(21)内;

步骤203、首先,调整注浆泵(19)的压力为模拟实验所需注浆压力,调整水泵(20)的压力为模拟实验所需动水压力;然后,开启注浆泵(19)和水泵(20);

步骤204、注浆泵(19)将注浆料混合桶(21)内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中,同时,水泵(20)将水源流出的水加压后注入水槽箱(5),待水槽箱(5)内的水存满后,多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流,进行裂隙注浆模拟实验;裂隙注浆模拟实验过程中,压力传感器(32)对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录,流速传感器(33)对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录,摄像头(45)对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录;

步骤205、注浆料混合桶(21)内的注浆材料注完后,裂隙注浆模拟实验完成,关闭注浆泵(19)和水泵(20),所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶(18)内;

步骤206、将注浆料收集桶(18)放到电子秤上称量重量,再与步骤202中投入注浆料混合桶(21)内的注浆材料的重量相减,计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。

8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤二之后还进行不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验,其中,一个预设倾角一个粗糙度裂隙面的注浆模拟实验具体过程为:步骤301、首先,将连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)取下,并将上垫板(4)和上顶板(2)取下;然后,在下底板(3)上依次放上粗糙度结构面模拟片(29)、垫板(4)和上顶板(2);最后,采用连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)固定连接上顶板(2)、垫板(4)、粗糙度结构面模拟片(29)、下底板(3)和托架本体(6);

步骤302、首先,将杆板连接件(12)与支撑杆(10)松开;接着,将吊装铁链(22)连接到吊装孔(38)内;然后,通过滑轮组(13)将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角;最后,先采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近滑轮组(13)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定,再采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近注浆料收集桶(18)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定;

步骤303、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶(21)内;

步骤304、首先,调整注浆泵(19)的压力为模拟实验所需注浆压力,调整水泵(20)的压力为模拟实验所需动水压力;然后,开启注浆泵(19)和水泵(20);

步骤305、注浆泵(19)将注浆料混合桶(21)内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中,同时,水泵(20)将水源流出的水加压后注入水槽箱(5),待水槽箱(5)内的水存满后,多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流,进行裂隙注浆模拟实验;裂隙注浆模拟实验过程中,压力传感器(32)对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录,流速传感器(33)对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录,摄像头(45)对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录;

步骤306、注浆料混合桶(21)内的注浆材料注完后,裂隙注浆模拟实验完成,关闭注浆泵(19)和水泵(20),所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶(18)内;

步骤307、将注浆料收集桶(18)放到电子秤上称量重量,再与步骤303中投入注浆料混合桶(21)内的注浆材料的重量相减,计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。