[发明专利]用于测试盾构土体改良效果的多功能搅拌试验装置

说明书

本发明是一种用于测试盾构土体改良效果的多功能搅拌试验装置，该装置主要包括料筒、杠杆加载系统和搅拌系统。其中，料筒(1)是由薄钢板焊制而成的无盖容器；杠杆加载系统主要包括杠杆臂(6)、施力杆(5)和砝码(11)，施力杆(5)通过设于料筒(1)内的加压盖(2)向搅拌材料传递静力荷载；搅拌系统包括搅拌轴(3)、搅拌叶片(4)、扭矩传感器(13)和减速电机(15)，搅拌轴(3)穿过料筒(1)的底板沿料筒(1)的轴线布设，其上交错焊接有立体螺旋带状搅拌叶片(4)，扭矩传感器(13)和减速电机(15)与搅拌轴同轴布置，三者通过联轴器(14)连接。该装置可用于膨润土泥浆等改良材料和土体的搅拌，同时通过分析测得的搅拌扭矩和观察搅拌叶片上粘附土体情况可评价渣土改良效果，是一种多功能搅拌机。

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种用于测试盾构土体改良效果的多功能搅拌试验装置，该装置可用于渣土改良效果评价及渣土、膨润土泥浆的搅拌。

背景技术

渣土改良几乎是土压平衡盾构施工中必不可少的一项辅助措施。为获取渣土改良参数，通常在施工前开展室内坍落度试验，通过评比不同配比改性土的性能，优化膨润土、泡沫、高分子聚合物等改良剂的添加比。然而在试验过程中，发现存在三个不便之处：

(1)试验时需将待改良土体与选定的改良剂充分拌合，通常采用的方法是人工用铲子翻搅进行拌合，不仅费时费力，而且难以搅拌均匀；

(2)膨润土遇水易结块，膨润土泥浆较难拌制，尤其是发酵一段时间后，浆液变得更加不均匀，影响试验效果。而实际施工现场的泥浆发酵罐中设有搅拌装置，在浆液膨化的同时对其进行搅拌；

(3)只用坍落度值来衡量改良土性能，仅能反映土体的流动性，而对于施工中同样备受关注的土体对刀盘的粘附性及对掘进能耗的影响却无从判断；并且实际盾构密封舱处于有压状态，坍落度试验不能将此因素考虑在内，而气压状态对改良剂，尤其是泡沫的性能有很大的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述困难而提供一种用于测试盾构土体改良效果的多功能搅拌试验装置，该装置结构简单，易于操作，可解决上述三个难点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

该装置包括料筒、杠杆加载系统和搅拌系统。

(1)料筒：料筒用螺栓固定于支架上，是由薄钢板焊制而成的无盖容器，可盛装土体、改良剂或是土体与改良剂的混合物，其上部焊接有提手，方便搬运及清洗；

(2)杠杆加载系统：主要包括杠杆臂、施力杆和砝码。杠杆的支点设于焊接在支架上的支柱上，杠杆臂与支柱通过一种接头连接，施力杆上端与杠杆臂固结，下端对准设于料筒内的加压盖。砝码置于托盘上，而托盘挂于固定在杠杆臂上的挂钩上。

(3)搅拌系统：包括搅拌轴、搅拌叶片、扭矩传感器和减速电机。搅拌轴穿过料筒的底板沿料筒的轴线布设，其上焊接有搅拌叶片。扭矩传感器和减速电机与搅拌轴同轴布置，且扭矩传感器布置于搅拌轴与减速电机之间，三者通过联轴器连接。其中减速电机用螺栓连接于电机固定板上，所述电机固定板固定于支架上。

所述料筒底板呈内凹状，并且底板开口与搅拌轴之间的缝隙经过密封处理，以防试验材料中的浆液或水分渗出，损坏位于下方的扭矩传感器和减速电机；所述加压盖置于试验材料的上方，将杠杆对其施加的静力荷载传递给试验材料，加压盖上内嵌有压力传感器，用于监测压力值，其上还焊接有盖耳，方便提携；所述的接头一端套在支柱上，并用紧固螺栓夹紧，另一端套在杠杆臂上，并通过第二定位螺栓固定，此种接头方便拆卸，并可使杠杆臂在水平面内任意转动；所述的挂钩可沿杠杆臂移动，并通过第一定位螺栓固定，因而杠杆长度可调，可获得不同荷载比的加载装置；所述的搅拌叶片呈立体螺旋带状，交错设置于搅拌轴，其数量可根据需要自行调整。这种立体的搅拌叶片可对材料产生剪切、挤压、翻滚和揉搓等强制搅拌作用，使材料在剧烈运动中得到均匀搅拌。