本發(fā)明涉及建筑土體工程試驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及一種頂管施工研究用土體位移檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、頂管施工是一種減少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)，其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力,把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起，管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。

2、雖然頂管施工對(duì)周圍環(huán)境及地表沉降影響較小，但是頂管施工不可避免地會(huì)對(duì)管道周圍的土體產(chǎn)生擾動(dòng),使周圍的土體的應(yīng)力狀態(tài)不斷發(fā)生變化，積累一定應(yīng)力后，對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生威脅，因此進(jìn)行頂管機(jī)掘進(jìn)的頂管法施工過程模擬分析，研究其施工過程中地層的空間變位特征及應(yīng)力變化情況是必要的。

3、目前的頂管模型試驗(yàn)中，監(jiān)測的位移數(shù)據(jù)多為采用位移傳感器檢測的地表沉降，其常見的試驗(yàn)?zāi)M的土體內(nèi)檢測多采用透明土試驗(yàn)，借助散斑技術(shù)、piv粒子圖像技術(shù)等對(duì)土顆粒進(jìn)行監(jiān)測并繪制土體變形云圖，這種試驗(yàn)方法成本較高并且具有土體局限，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地形頂管施工分析研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決以上現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種頂管施工研究用土體位移檢測裝置。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的：一種頂管施工研究用土體位移檢測裝置，包括試驗(yàn)臺(tái)和試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)臺(tái)上可拆卸安裝有試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱上開有頂管通過孔，其特征在于：所述試驗(yàn)臺(tái)上依次陣列設(shè)有減速機(jī)、試驗(yàn)箱、頂升支撐件、千斤頂和反力架，所述試驗(yàn)箱遠(yuǎn)離千斤頂?shù)囊粋?cè)可拆卸安裝有側(cè)封板，所述土體檢測調(diào)整組件通過側(cè)封板活動(dòng)安裝在試驗(yàn)箱內(nèi)，所述減速機(jī)驅(qū)動(dòng)端嚙合連接土體檢測調(diào)整組件，所述試驗(yàn)箱頂面滑動(dòng)安裝有土面檢測調(diào)整組件。

3、通過以上技術(shù)方案，通過土體檢測調(diào)整組件的位置調(diào)整，并深入土體內(nèi)部檢測土體位移，可有效針對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的土體更換，以適配不同類型的土體，適應(yīng)更多種類的土體進(jìn)行試驗(yàn)，克服傳統(tǒng)方法的土體局限性，相較于傳統(tǒng)的透明土試驗(yàn)和piv粒子圖像技術(shù)，本發(fā)明的裝置通過機(jī)械結(jié)構(gòu)和其調(diào)整機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體位移的監(jiān)測，降低試驗(yàn)成本；通過土體檢測調(diào)整組件和土面檢測調(diào)整組件的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體內(nèi)部全角度位移監(jiān)測和表面位移檢測，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性和全面性。

4、作為優(yōu)選，所述土體檢測調(diào)整組件通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在封板上，所述土體檢測調(diào)整組件包括回轉(zhuǎn)支撐體、內(nèi)齒輪、移動(dòng)齒條和固定支架，所述回轉(zhuǎn)支撐體上嚙合連接有若干內(nèi)齒輪，若干所述內(nèi)齒輪呈圓周陣列設(shè)置，所述內(nèi)齒輪嚙合連接移動(dòng)齒條，所述移動(dòng)齒條通過輔助掛輪與試驗(yàn)箱滑動(dòng)連接，所述固定支架通過移動(dòng)齒條活動(dòng)安裝在試驗(yàn)箱內(nèi)，所述固定支架上設(shè)有若干測斜儀。

5、通過以上技術(shù)方案，通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝和圓周陣列的內(nèi)齒輪設(shè)計(jì)，土體檢測調(diào)整組件可以靈活地在試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行向頂管工作區(qū)聚合調(diào)整或分散調(diào)整，以適應(yīng)不同方向的土體位移監(jiān)測需求；多個(gè)測斜儀的設(shè)置可以覆蓋更廣的區(qū)域，提供更全面的土體位移數(shù)據(jù)，通過輔助掛輪和貫穿擋土支撐板的固定支架對(duì)移動(dòng)齒條進(jìn)行雙重支撐，確保移動(dòng)齒條穩(wěn)定進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，從而提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

6、作為優(yōu)選，所述試驗(yàn)箱上側(cè)壁開有與固定支架相對(duì)應(yīng)的活動(dòng)方孔，所述活動(dòng)方孔內(nèi)滑動(dòng)設(shè)有擋土支撐板，所述擋土支撐板上開有與固定支架相適配的通孔。

7、作為優(yōu)選，所述回轉(zhuǎn)支撐體包括回轉(zhuǎn)外體、內(nèi)板和回轉(zhuǎn)內(nèi)體，所述回轉(zhuǎn)外體嚙合連接減速機(jī)驅(qū)動(dòng)端，所述回轉(zhuǎn)內(nèi)體軸承連接封板，所述回轉(zhuǎn)外體和回轉(zhuǎn)內(nèi)體為一體構(gòu)造，所述內(nèi)板靠近回轉(zhuǎn)外體的一側(cè)軸承連接有若干內(nèi)齒輪，若干所述內(nèi)齒輪嚙合連接回轉(zhuǎn)內(nèi)體，所述內(nèi)板軸承連接回轉(zhuǎn)內(nèi)體。

8、通過以上技術(shù)方案，擋土支撐板確保試驗(yàn)箱在監(jiān)測過程中的封閉性，防止土體流失或外部干擾，活動(dòng)方孔和擋土支撐板的配合設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保監(jiān)測過程的順利進(jìn)行；通過一體構(gòu)造的回轉(zhuǎn)外體和回轉(zhuǎn)內(nèi)體以及軸承連接封板和軸承連接內(nèi)板的設(shè)計(jì)，使各組件單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)互不相阻，提高整體驅(qū)動(dòng)力傳遞的穩(wěn)定性。

9、作為優(yōu)選，所述試驗(yàn)箱靠近封板的一側(cè)設(shè)有收納槽，所述試驗(yàn)箱頂面開有滑道，所述滑道連通收納槽，所述土面檢測調(diào)整組件滑動(dòng)安裝在滑道內(nèi)，所述滑道遠(yuǎn)離收納槽的一端安裝有限位件，所述試驗(yàn)箱靠近封板的另一側(cè)開有觀察窗。

10、作為優(yōu)選，所述土面檢測調(diào)整組件包括門型移動(dòng)架和位移傳感器，所述門型移動(dòng)架上安裝有若干位移傳感器，所述門型移動(dòng)架上安裝有握把，所述門型移動(dòng)架滑動(dòng)安裝在滑道內(nèi)。

11、作為優(yōu)選，所述限位件包括彈簧柱、擋塊和鎖緊棍，所述彈簧柱底端與試驗(yàn)箱軸承連接，所述彈簧柱頂端通過擋塊連接鎖緊棍。

12、通過以上技術(shù)方案，通過限位件防止土面檢測調(diào)整組件在受到震動(dòng)或其他外力作用時(shí)發(fā)生移動(dòng)，確保土表檢測的準(zhǔn)確性；滑道和滑輪的設(shè)計(jì)使得土面檢測調(diào)整組件可以輕松移動(dòng)調(diào)整，方便進(jìn)行安裝、使用和收納；收納槽在不使用土面檢測調(diào)整組件時(shí)可以將其收納，避免空間浪費(fèi)和對(duì)其他操作的干擾；通過觀察窗可以從正面觀測未覆土?xí)r土體檢測調(diào)整組件內(nèi)部的位置情況，而不是一昧的俯視，為試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供有力保障。

13、作為優(yōu)選，所述試驗(yàn)臺(tái)上設(shè)有電動(dòng)滑軌，所述千斤頂固定安裝在反力架上，所述反力架滑動(dòng)安裝在電動(dòng)滑軌上，所述頂升支撐件位于所述試驗(yàn)箱和反力架之間。

14、作為優(yōu)選，所述頂升支撐件包括支撐頂輪、伸縮氣缸和承載板，所述支撐頂輪位于頂管通過孔下方的電動(dòng)滑軌上，所述伸縮氣缸伸縮端固定連接承載板，所述電動(dòng)滑軌上開有與承載板相適配的通槽，所述承載板收納在通槽內(nèi)。

15、所述頂管施工研究用土體位移檢測裝置的檢測方法，其具體步驟為：

16、步驟a：根據(jù)設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)場地質(zhì)勘測，確定試驗(yàn)用土、覆土厚度、試驗(yàn)頂進(jìn)刀盤模型和管節(jié)模型；

17、步驟b：調(diào)整土體檢測調(diào)整組件位置；

18、步驟c：填充覆土；

19、步驟d：調(diào)整固定土面檢測調(diào)整組件；

20、步驟e：布置注漿系統(tǒng)并配置漿液，開始頂進(jìn)施工；

21、步驟f：記錄土體檢測調(diào)整組件和土面檢測調(diào)整組件回饋的檢測數(shù)據(jù)。

22、綜上所述，本發(fā)明具有如下有益效果：

23、1.本發(fā)明通過土體檢測調(diào)整組件的位置調(diào)整，并深入土體內(nèi)部檢測土體位移，可有效針對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的土體更換，以適配不同類型的土體，適應(yīng)更多種類的土體進(jìn)行試驗(yàn)，克服傳統(tǒng)方法的土體局限性，相較于傳統(tǒng)的透明土試驗(yàn)和piv粒子圖像技術(shù)，本發(fā)明的裝置通過機(jī)械結(jié)構(gòu)和其調(diào)整機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體位移的監(jiān)測，降低試驗(yàn)成本；通過土體檢測調(diào)整組件和土面檢測調(diào)整組件的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體內(nèi)部全角度位移監(jiān)測和表面位移檢測，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性和全面性。

24、2.通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝和圓周陣列的內(nèi)齒輪設(shè)計(jì)，土體檢測調(diào)整組件可以靈活地在試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行向頂管工作區(qū)聚合調(diào)整或分散調(diào)整，以適應(yīng)不同方向的土體位移監(jiān)測需求；多個(gè)測斜儀的設(shè)置可以覆蓋更廣的區(qū)域，提供更全面的土體位移數(shù)據(jù)，通過輔助掛輪和貫穿擋土支撐板的固定支架對(duì)移動(dòng)齒條進(jìn)行雙重支撐，確保移動(dòng)齒條穩(wěn)定進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，從而提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

25、3.擋土支撐板確保試驗(yàn)箱在監(jiān)測過程中的封閉性，防止土體流失或外部干擾，活動(dòng)方孔和擋土支撐板的配合設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保監(jiān)測過程的順利進(jìn)行；通過一體構(gòu)造的回轉(zhuǎn)外體和回轉(zhuǎn)內(nèi)體以及軸承連接封板和軸承連接內(nèi)板的設(shè)計(jì)，使各組件單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)互不相阻，提高整體驅(qū)動(dòng)力傳遞的穩(wěn)定性。

26、4.通過限位件防止土面檢測調(diào)整組件在受到震動(dòng)或其他外力作用時(shí)發(fā)生移動(dòng)，確保土表檢測的準(zhǔn)確性；滑道和滑輪的設(shè)計(jì)使得土面檢測調(diào)整組件可以輕松移動(dòng)調(diào)整，方便進(jìn)行安裝、使用和收納；收納槽在不使用土面檢測調(diào)整組件時(shí)可以將其收納，避免空間浪費(fèi)和對(duì)其他操作的干擾。

27、5.通過觀察窗可以從正面觀測未覆土?xí)r土體檢測調(diào)整組件內(nèi)部的位置情況，而不是一昧的俯視，為試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供有力保障。