[發(fā)明專利]一種可變形溶洞充填自動仿真系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711030624.8
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107728492B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周宇成;陳清華;許欣雨;柴銘;孫珂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(華東)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 許伯嚴(yán)

本發(fā)明公開了一種可變形溶洞填充自動仿真系統(tǒng)，使用單個溶洞模型單元仿真不同形狀的溶洞，通過測量、分析、統(tǒng)計以及標(biāo)準(zhǔn)固化的方式現(xiàn)實了對實際溶洞的模擬，也可以合成多種形狀的溶洞模擬，從而提高溶洞在實際操作時的準(zhǔn)確程度，同時可以適當(dāng)節(jié)約填充能源，實時監(jiān)控溶洞內(nèi)受力情況，可控性能較強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溶洞仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可變形溶洞充填自動仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前沿海地區(qū)，其地下以砂性土及淤泥表土為主，在這些地下土質(zhì)的環(huán)境下，常常伴隨有多層溶洞、串珠狀溶洞(包括土洞等)等不良地質(zhì)，如果不對溶洞進(jìn)行填充預(yù)處理，就會造成鉆孔灌注樁發(fā)生局部漏漿、斷層、縮頸時令整樁承載力喪失，所以設(shè)計一種洞填充預(yù)處理施工方法已經(jīng)提上了人們的研究日程。

溶洞是可溶巖在高水頭長期作用下形成的，主要有無充填型和有充填型兩種，其防滲處理是保證土木工程安全運行的重要組成部分，處理措施主要有大開挖回填和注漿兩種。注漿具有施工工作量少，工期短，質(zhì)量易保證等特點，在國內(nèi)外巖溶地基防滲加固工程中廣泛應(yīng)用。充填型溶洞防滲注漿結(jié)石體是工程防滲系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)性狀是滲控工程設(shè)計所需的重要參數(shù)，室內(nèi)物理模型試驗是充填型溶洞防滲注漿結(jié)石體結(jié)構(gòu)性狀的有效途徑和方法。例如：中國水利水電科學(xué)研究院自發(fā)研制了平板型注漿試驗臺；湛鎧瑜、隋旺華自行研制了一套動水條件下單裂隙注漿模擬試驗系統(tǒng)；郭密文、隋旺華為了研究高壓環(huán)境條件下注漿漿液的滲流擴散特征，研制了可形成5MPa以上高壓環(huán)境的注漿試驗系統(tǒng)；趙宏海、李磊等自制研發(fā)了一種裂隙注漿試驗裝置。

總體而言，國內(nèi)外現(xiàn)有注漿模擬試驗裝置多為裂隙或無充填孔隙、孔洞，尚缺乏充填型溶洞模擬實驗裝置。因此，研制一種動水條件下充填型溶洞防滲注漿模擬實驗裝置，以便合理地確定動水條件下充填型溶洞防滲注漿控制參數(shù)，成為本領(lǐng)域相關(guān)人員急需研究解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可以依次測定各種形狀溶洞的填充時間、填充量的可變形溶洞充填自動仿真系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種可變形溶洞充填自動仿真系統(tǒng)，包括依次連接的溶洞充填澆灌裝置、澆灌充填計量裝置、溶洞充填模型和底口計量裝置,其中：溶洞充填模型內(nèi)設(shè)有壓力監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控攝像頭，澆灌充填計量裝置、底口計量裝置和底口計量裝置均連接PLC控制裝置；壓力監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控攝像頭通過分布在溶洞填充模型內(nèi)的若干壓力傳感器和位移傳感器連接在PLC控制裝置上；而且PLC控制裝置包括顯示模塊、報警模塊和計算模塊，計算模塊獲取各個壓力傳感器的壓力值、澆灌充填計量裝置的流量和澆灌進(jìn)口壓力、底口計量裝置的流量、出口壓力，并且上述壓力值和流量值通過顯示模塊顯示在顯示屏上；當(dāng)溶洞充填模型內(nèi)的所有壓力傳感器的壓力值和位移傳感器的位移值超過預(yù)定的時間間隔不變化時，報警模塊工作，PLC控制裝置通過存儲模塊將計算模塊計算出的參數(shù)存儲，同時切換至下一個溶洞形狀仿真；本系統(tǒng)在進(jìn)行仿真時，使用監(jiān)控攝像頭記錄原始溶洞狀態(tài)的形狀，隨后將該形狀以及其對應(yīng)的填充量以及填充時間、各個溶洞的壓力值分別一一記錄，最后分別對比不同形狀的溶洞的填充時間、填充量；溶洞填充模型包括圓柱形筒體、可拆式上蓋和可拆式下底，圓柱形筒體、可拆式上蓋和可拆式下底的內(nèi)壁均布置有一個柔性變形單元；每一個柔性變形單元包括柔性包裹層和填充在柔性包裹層與圓柱形筒體或可拆式上蓋或可拆式下底內(nèi)壁之間的填充物；圓柱形筒體的外側(cè)還設(shè)有施力套筒，施力套筒通過一個支撐底座支撐；并且其內(nèi)壁還設(shè)有滑動的施力裝置，施力套筒的內(nèi)壁對應(yīng)每一個滑動施力裝置的豎直方向或者水平周向位置設(shè)有滑軌，每一個滑動的施力裝置通過一個滑動電機和一根可更換的伸縮施力棒推動柔性變形單元變形，從而模擬不同形狀的溶洞填充；與此同時，柔性變形單元對應(yīng)圓柱形筒體或可拆式上蓋或可拆式下底上均分別設(shè)有若干變形通道，變形通道供給可更換的伸縮施力棒仿真溶洞變形；圓柱形筒體、可拆式上蓋和可拆式下底的柔性變形單元之間還連接有聯(lián)通的插片單元，插片單元為若干網(wǎng)板插接行程球形結(jié)構(gòu)、方形結(jié)構(gòu)或者錐形結(jié)構(gòu)或者其他不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。