一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，包括支撐架、回縮護筒、開挖伸縮筒和驅(qū)動機構(gòu)，回縮護筒的下端為開口端、上端為封閉端，支撐架的上端自回縮護筒的開口端伸入到回縮護筒內(nèi)，并且支撐架的上端與回縮護筒固定連接；驅(qū)動機構(gòu)與開挖伸縮筒驅(qū)動連接，開挖伸縮筒的上端套裝在回縮護筒內(nèi)并可在回縮護筒內(nèi)做上下往復運動，開挖伸縮筒的外壁與回縮護筒的內(nèi)壁密封配合。本實用新型的技術(shù)方案能夠?qū)α⒕查_挖過程進行物理相似模擬，并獲得立井井筒開挖時的井幫的位移變化情況，為立井井筒實際開挖施工提供可靠的依據(jù)。
【專利說明】一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及井筒開挖模擬設(shè)備，特別涉及一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，立井井筒開挖屬于地下巖體工程施工，井筒埋深范圍內(nèi)地質(zhì)條件普遍復雜，在井筒開挖過程中，井幫圍巖在復雜地應力作用下，井幫均會出現(xiàn)不同程度的位移變形，對井筒的安全施工構(gòu)成較大威脅，進而影響施工的順利進行，因此，為研究立井井筒在高地壓環(huán)境下井幫的位移變化情況，需研制一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置，但是目前尚沒有高壓密封環(huán)境下對井筒開挖過程進行模擬的試驗裝置。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種高壓密封環(huán)境下模擬立井井筒開挖的試驗裝置，使得在立井井筒開挖之前能夠?qū)﹂_挖過程進行模擬，進而獲得立井井筒開挖時的周圍巖土變化情況，為立井井筒實際開挖施工提供可靠的依據(jù)。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置，包括支撐架、回縮護筒、開挖伸縮筒和驅(qū)動機構(gòu)，回縮護筒的下端為開口端、上端為封閉端，支撐架的上端自回縮護筒的開口端伸入到回縮護筒內(nèi)，并且支撐架的上端與回縮護筒固定連接；驅(qū)動機構(gòu)與開挖伸縮筒驅(qū)動連接，開挖伸縮筒的上端套裝在回縮護筒內(nèi)并可在回縮護筒內(nèi)做上下往復運動，開挖伸縮筒的外壁與回縮護筒的內(nèi)壁密封配合。
[0005]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，所述支撐架包括底座和一端固定安裝在底座上的支撐柱，支撐柱的頂端與回縮護筒的上端封蓋固定連接。
[0006]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，驅(qū)動機構(gòu)為安裝在回縮護筒與開挖伸縮筒之間形成的空腔內(nèi)的動作油缸，動作油缸具有缸筒和活塞桿，缸筒遠離活塞桿的一端與上端封蓋固定連接，活塞桿遠離缸筒的一端與伸縮筒托架固定連接，伸縮筒托架與開挖伸縮筒固定連接。
[0007]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，伸縮筒托架為一個帶狀板，帶狀板的兩端分別固定安裝在開挖伸縮筒的內(nèi)壁上。
[0008]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，缸筒外表面上固定安裝有傳感器托架立桿，傳感器托架立桿的上端與缸筒外表面固定連接，傳感器托架立桿的下端自缸筒向下延伸至小于或等于活塞桿自由端向下的最大行程，在傳感器托架立桿上自下而上分別安裝有傳感器托架，每個傳感器托架上均安裝有位移傳感器。
[0009]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，在開挖伸縮筒的外壁與回縮護筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有筒間密封膠圈。
[0010]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，在開挖伸縮筒與回縮護筒之間的空腔內(nèi)還分別設(shè)置有溫度傳感器和小型微光照明數(shù)碼攝像頭。[0011]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，溫度傳感器、位移傳感器和小型微光照明數(shù)碼攝像頭的測試引線自回縮護筒的封閉端引出。
[0012]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，開挖伸縮筒下端端面與底座上的臺階面密封配合，并且開挖伸縮筒下端端面與底座上的臺階面之間設(shè)置有底座密封膠圈，臺階面位于底座的上表面下方的水平面上。
[0013]上述模擬立井井筒開挖的試驗裝置，推出動作油管穿過回縮護筒的封閉端與動作油缸的活塞腔流體導通，回縮動作油管穿過回縮護筒的封閉端與動作油缸的活塞桿腔流體導通。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型的技術(shù)方案使得在立井井筒實際開挖施工之前能夠?qū)α⒕查_挖過程進行物理相似模擬，進而獲得立井井筒開挖時的井幫的位移變化情況，為立井井筒實際開挖施工提供可靠的依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型模擬立井井筒開挖的試驗裝置處于回縮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1所示本實用新型模擬立井井筒開挖的試驗裝置的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實用新型模擬立井井筒開挖的試驗裝置處于推出狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為圖2所示本實用新型模擬立井井筒開挖的試驗裝置的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1_測試引線，2-推出動作油管，3-回縮動作油管，4-溫度傳感器，5-位移傳感器，6-支撐柱，7-回縮護筒，8-筒間密封膠圈，9-小型微光照明數(shù)碼攝像頭，10-伸縮筒托架，11-底座，12-底座密封膠圈，13-位移傳感器頂杠，14-外挖面，15-傳感器托架立桿，16-傳感器托架，17-試驗土體，18-開挖伸縮筒，19-活塞桿，20-缸筒。
【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，本實施例一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置，包括支撐架、回縮護筒7、開挖伸縮筒18和驅(qū)動機構(gòu)，回縮護筒7的下端為開口端、上端為封閉端，支撐架的上端自回縮護筒7的開口端伸入到回縮護筒7內(nèi)，并且支撐架的上端與回縮護筒7固定連接；驅(qū)動機構(gòu)與開挖伸縮筒18驅(qū)動連接，開挖伸縮筒18的上端套裝在回縮護筒7內(nèi)并可在回縮護筒7內(nèi)做上下往復運動，開挖伸縮筒18的外壁與回縮護筒7的內(nèi)壁密封配合。
[0021]在本實施例模擬立井井筒開挖的試驗裝置中:
[0022](a)支撐架包括底座11和一端固定安裝在底座11上的支撐柱6，支撐柱6的頂端與回縮護筒7的上端封蓋固定連接，支撐柱8為本試驗裝置的主要受力結(jié)構(gòu)，用于支撐本實驗裝置的自身荷載及試驗土體17上表面施加的面荷載；
[0023](b)驅(qū)動機構(gòu)為安裝在回縮護筒7與開挖伸縮筒18之間形成的空腔內(nèi)的動作油缸，動作油缸具有缸筒20和活塞桿19,缸筒20遠離活塞桿19的一端與上端封蓋固定連接，活塞桿19遠離缸筒的一端與伸縮筒托架10固定連接，伸縮筒托架10與開挖伸縮筒18固定連接，伸縮筒托架10可將活塞動作同步傳遞到開挖伸縮筒18 ；
[0024](c)本實施例中的伸縮筒托架10為一個帶狀板，帶狀板的兩端分別固定安裝在開挖伸縮筒18的內(nèi)壁上；
[0025](d)缸筒20外表面上固定安裝有傳感器托架立桿15,用于固定位移傳感器5、小型微光照明數(shù)碼攝像頭9和溫度傳感器4，傳感器托架立桿15的上端與缸筒20外表面固定連接，傳感器托架立桿15的下端自缸筒20向下延伸至小于或等于活塞桿19的自由端向下的最大行程，在傳感器托架立桿15上自下而上分別安裝有傳感器托架16，每個傳感器托架16上均安裝有位移傳感器5，位移傳感器5在傳感器托架立桿15上的位置可以手動調(diào)節(jié)，這樣可準確控制活塞桿19伸出、回縮的位移量；
[0026](e)開挖伸縮筒18的外壁與回縮護筒7的內(nèi)壁之間設(shè)置有筒間密封膠圈8 ；
[0027](f)溫度傳感器4、位移傳感器5和小型微光照明數(shù)碼攝像頭9的測試引線I自回縮護筒7的封閉端引出；
[0028](g)開挖伸縮筒18下端端面與底座11上的臺階面密封配合，并且開挖伸縮筒18下端端面與底座11上的臺階面之間設(shè)置有底座密封膠圈12，臺階面位于底座11的上表面下方的水平面上；
[0029](h)推出動作油管2穿過回縮護筒7的封閉端與動作油缸的活塞腔流體導通，回縮動作油管3穿過回縮護筒7的封閉端與動作油缸的活塞桿腔流體導通。
[0030]在進行試驗之前，應將本實施例的試驗裝置按照以下步驟進行安裝:
[0031](a)分別連接推出與回縮動作臨時油管，將試驗裝置開挖伸縮筒18縮回至回縮護筒7內(nèi)；
[0032](b)根據(jù)模擬開挖段高調(diào)整試驗裝置內(nèi)傳感器托架立桿15延伸長度及各傳感器的位置關(guān)系，調(diào)整位移傳感器頂杠13伸出長度，調(diào)整攝像頭拍攝角度；
[0033](c)將開挖伸縮筒18推出，使之與底座11穩(wěn)定接觸；
[0034](d)在開挖伸縮筒18外壁表面涂刷一道凡士林；
[0035](e)拆除臨時油管；
[0036](f)將調(diào)整好的試驗裝置吊裝至模型試驗筒內(nèi)，埋置在試驗土體17內(nèi)，將周邊土體夯實；
[0037](g)將試驗裝置的推出動作油管2和回縮動作油管3通過模型試驗筒轉(zhuǎn)接口與外部油管連接、各類測試線纜也通過模型試驗筒轉(zhuǎn)接口弓I出模型試驗筒外；
[0038](h)實驗裝置安裝完成。
[0039]本實施例試驗裝置按照上述步驟安裝完成之后，可按照如下試驗步驟進行試驗:
[0040](a)井筒開挖模擬前，設(shè)置井筒開挖段高和開挖速度，并根據(jù)井筒開挖段高和開挖速度設(shè)定試驗裝置的開挖伸縮筒18回縮長度、速度及相應進油量。
[0041](b)模型試驗進入井筒開挖模擬環(huán)節(jié)時，當開始開挖時，試驗裝置會自動開啟回縮油管閥門，液壓油通過回縮動作油管3進入動作油缸的活塞桿腔，活塞桿19開始按照預先設(shè)置的參數(shù)完成回縮動作，進而通過伸縮筒托架10帶動開挖伸縮筒18向上運動而回縮至回縮護筒7內(nèi)。
[0042](c)位移傳感器5頂杠隨著開挖伸縮筒18的回縮會依次彈出并碰觸土體開挖面，自動記錄開挖面?zhèn)认蛭灰魄闆r。
[0043](d)溫度傳感器4會自動記錄開挖面的溫度情況。
[0044](e)小型微光照明數(shù)碼攝像頭9將會實時采集并傳回開挖面的變形影像。[0045]本實施例模擬立井井筒開挖的試驗裝置在工作時:利用支撐柱6作為受力結(jié)構(gòu)，動作油缸通過伸縮筒托架10帶動開挖伸縮筒18動作，開挖模擬裝置埋置于試驗土體17內(nèi)，通過開挖伸縮筒18回縮模擬井筒開挖，可通過固定在裝置內(nèi)的位移傳感器5測量開挖面的位移變形，還可測量開挖面的溫度，并可通過小型微光照明數(shù)碼攝像頭9實時顯示開挖面的變形情況。
[0046]本實施例的模擬立井井筒開挖的試驗裝置具有如下優(yōu)點:
[0047](a)可實現(xiàn)高壓密閉條件下對井筒開挖進行模擬；
[0048](b)能精確控制開挖段高；
[0049](c)能自動測量開挖面的側(cè)向變形；
[0050](d)可實時傳回開挖面變形圖像。
[0051]上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本實用新型創(chuàng)造【具體實施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造權(quán)利要求的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，包括支撐架、回縮護筒、開挖伸縮筒和驅(qū)動機構(gòu)，回縮護筒的下端為開口端、上端為封閉端，支撐架的上端自回縮護筒的開口端伸入到回縮護筒內(nèi)，并且支撐架的上端與回縮護筒固定連接；驅(qū)動機構(gòu)與開挖伸縮筒驅(qū)動連接，開挖伸縮筒的上端套裝在回縮護筒內(nèi)并可在回縮護筒內(nèi)做上下往復運動，開挖伸縮筒的外壁與回縮護筒的內(nèi)壁密封配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，支撐架包括底座和一端固定安裝在底座上的支撐柱，支撐柱的頂端與回縮護筒的上端封蓋固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，驅(qū)動機構(gòu)為安裝在回縮護筒與開挖伸縮筒之間形成的空腔內(nèi)的動作油缸，動作油缸具有缸筒和活塞桿，缸筒遠離活塞桿的一端與上端封蓋固定連接，活塞桿遠離缸筒的一端與伸縮筒托架固定連接，伸縮筒托架與開挖伸縮筒固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，伸縮筒托架為一個帶狀板，帶狀板的兩端分別固定安裝在開挖伸縮筒的內(nèi)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，缸筒外表面上固定安裝有傳感器托架立桿，傳感器托架立桿的上端與缸筒外表面固定連接，傳感器托架立桿的下端自缸筒向下延伸至小于或等于活塞桿自由端向下的最大行程，在傳感器托架立桿上自下而上分別安裝有傳感器托架，每個傳感器托架上均安裝有位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，開挖伸縮筒的外壁與回縮護筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有筒間密封膠圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，在開挖伸縮筒與回縮護筒之間的空腔內(nèi)還分別設(shè)置有溫度傳感器和小型微光照明數(shù)碼攝像頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，溫度傳感器、位移傳感器和小型微光照明數(shù)碼攝像頭的測試引線自回縮護筒的封閉端引出。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，開挖伸縮筒下端端面與底座上的臺階面密封配合，并且開挖伸縮筒下端端面與底座上的臺階面之間設(shè)置有底座密封膠圈，臺階面位于底座的上表面下方的水平面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的模擬立井井筒開挖的試驗裝置，其特征在于，推出動作油管穿過回縮護筒的封閉端與動作油缸的活塞腔流體導通，回縮動作油管穿過回縮護筒的封閉端與動作油缸的活塞桿腔流體導通。
【文檔編號】G01M99/00GK203630374SQ201320787421
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】寧方波, 劉志強, 于濤, 張鑫, 李方政, 左永江, 張云利, 葉玉西, 高偉, 李寧, 許舒榮, 陳紅蕾, 石宏偉, 夏自良 申請人:北京中煤礦山工程有限公司, 山東科技大學