[實(shí)用新型]一種實(shí)時(shí)測量突水過程中顆粒流失的試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720689599.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207181207U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟凡樹;王迎超;靖洪文;耿凡;趙寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N1/34
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 彭雄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于實(shí)時(shí)自動測量隧道突水試驗(yàn)過程顆粒流失的試驗(yàn)系統(tǒng)，屬于隧道工程地質(zhì)災(zāi)害模型試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著交通和水利水電重大基礎(chǔ)設(shè)施工程的建設(shè)，我國已成為世界上隧道修建規(guī)模與難度最大的國家。特別是隨著重大工程建設(shè)重心向地形地質(zhì)極端復(fù)雜的西部山區(qū)與巖溶地區(qū)轉(zhuǎn)移，正在或即將修建大量的高風(fēng)險(xiǎn)深長隧道工程，建設(shè)過程中極易遭遇突水重大災(zāi)害，嚴(yán)重影響了隧道工程建設(shè)安全。

對于隧道突水模擬實(shí)驗(yàn)過程中土顆粒的收集分析，目前都是采取整體收集，并不能獲得不同時(shí)間點(diǎn)的土顆粒的顆粒級配，只能夠等突水過程結(jié)束后再進(jìn)行篩析分析，這樣不利于我們對實(shí)驗(yàn)過程的分析。

同時(shí)，目前大部分振動篩分裝置還需要人工操作，需要耗費(fèi)大量的人力，物力，而且后續(xù)的處理工作也是很繁瑣的。但本發(fā)明通過全自動化的測量減少科研人員工作量，將各種參數(shù)數(shù)據(jù)自動存儲并將數(shù)據(jù)上傳至指定接收系統(tǒng)，以便科學(xué)的對數(shù)據(jù)分析、對比、統(tǒng)計(jì)。

此外，傳統(tǒng)稱量裝置稱量歷史記錄不能存儲，使用者不方便后續(xù)的查詢。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種自動篩分、自動稱量且能夠模擬隧道突水過程中土顆粒的流失情況和突水量的分布情況，同時(shí)可以隨時(shí)對稱量記錄進(jìn)行查詢分析的自動篩分稱量的系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種實(shí)時(shí)測量突水過程中顆粒流失的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括振動篩分裝置、集水裝置、運(yùn)輸裝置、稱量裝置、采集運(yùn)算裝置，其中：

振動篩分裝置用于通過振動來篩分突水過程中流失的土顆粒；

集水裝置用于收集突水過程中流出的水、測量水的質(zhì)量并將測得的水的質(zhì)量傳給采集運(yùn)算裝置；

運(yùn)輸裝置用于將篩分出的土顆粒運(yùn)送到稱量裝置；

稱量裝置用于稱量篩分出的土顆粒的重量，并將測得的土顆粒的重量傳給采集運(yùn)算裝置；

采集運(yùn)算裝置用于控制所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行，輸入?yún)?shù)，并根據(jù)輸入的參數(shù)、傳回的水的質(zhì)量和土顆粒的重量計(jì)算不同粒徑顆粒的總的分布規(guī)律、每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)不同直徑顆粒的流失比重及水的流失量；

所述振動篩分裝置包括三個(gè)以上的振動篩箱、抽屜式支架和篩分振動臺；所述三個(gè)以上的振動篩箱放置于抽屜式支架上，所述抽屜式支架放置于篩分振動臺上，且所述抽屜式支架頂部設(shè)置有入水口；每個(gè)振動篩箱的側(cè)面均設(shè)置有土顆粒出口，而內(nèi)部均裝有篩網(wǎng)，且所述篩網(wǎng)的邊框與土顆粒出口相交接，同時(shí)所述振動篩箱從上到下按對應(yīng)的篩網(wǎng)的網(wǎng)格從大到小依次設(shè)置，且最下一層振動篩箱的側(cè)面底部設(shè)置有出水口；

所述集水裝置包括壓力傳感器、集水箱，所述壓力傳感器設(shè)置于集水箱的內(nèi)側(cè)底部，而所述篩分振動臺通過彈簧安裝在集水箱上；

所述運(yùn)輸裝置包括土顆粒運(yùn)輸通道、推子機(jī)構(gòu)和小平臺；所述土顆粒出口與土顆粒運(yùn)輸通道的入口端相連接，所述土顆粒運(yùn)輸通道的出口端與小平臺的入口端相連接，所述推子機(jī)構(gòu)用于將篩分裝置篩分的土顆粒推送至稱量裝置進(jìn)行稱量；

所述稱量裝置包括顆粒收集箱、電子秤和平臺支架；所述小平臺的出口端與所述顆粒收集箱的一端相接，所述顆粒收集箱設(shè)置于所述電子秤上，所述電子秤設(shè)置于平臺支架上；

所述采集運(yùn)算裝置包括控制器和電腦存儲設(shè)備，所述控制器用于控制所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行，所述電腦存儲設(shè)備用于存儲、計(jì)算電子秤及壓力傳感器所傳回的數(shù)據(jù)；所述電腦存儲設(shè)備與所述控制器連接，所述控制器與電子秤連接，所述控制器還與篩分振動臺、推子機(jī)構(gòu)以及壓力傳感器相連。

優(yōu)選的：篩分振動臺振動的頻率通過控制器進(jìn)行控制，并可以將篩網(wǎng)網(wǎng)格直徑參數(shù)及篩網(wǎng)數(shù)量輸入到通過控制器連接的電腦存儲設(shè)備，通過電腦存儲設(shè)備將參數(shù)輸入計(jì)算不同粒徑顆粒的總的分布規(guī)律和每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)不同直徑顆粒的流失比重。

優(yōu)選的：所述推子機(jī)構(gòu)包括毛刷、滑軌、傳動帶、伺服電機(jī)、一對張緊輪、主動輪、從動輪一和從動輪二；所述滑軌沿篩網(wǎng)、土顆粒運(yùn)輸通道和小平臺設(shè)置，所述主動輪固定在滑軌末端，從動輪一固定在滑軌起始端，從動輪二固定在土顆粒運(yùn)輸通道與小平臺交接處的滑軌上，所述主動輪通過傳動帶與從動輪一和從動輪二傳動連接，所述伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與主動輪傳動連接；所述毛刷與滑軌滑動連接，所述傳動帶的一端固定在一對張緊輪的其中一個(gè)上，所述傳動帶的另一端固定在一對張緊輪的另一個(gè)上；而所述張緊輪固定在毛刷上；從而實(shí)現(xiàn)毛刷從篩網(wǎng)到小平臺出口端的往復(fù)運(yùn)動；推子機(jī)構(gòu)推送的頻率通過控制器進(jìn)行控制。