可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱的制作方法

本技术涉及一种建筑施工试验模型装置，尤其涉及一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱。

背景技术：

1、在隧道及地下工程的施工过程中，对地层结构的探测是隧道和地下工程施工安全性的基础。其中，地层中赋存的孤石是地铁隧道盾构法施工过程中巨大的障碍，孤石会导致盾构机刀盘频繁卡住甚至严重变形，严重影响工期进展；严重情况下，孤石还会引起工作面的喷涌和塌方，从而导致突发的地质灾害。因此，需要在盾构开挖之前，尽可能精确地勘察清楚挖掘区域范围内孤石群的分布情况，这是目前地铁盾构工程建设过程中急需解决的难题。

2、超声波探测技术最初在我国岩土行业中被应用于地层探测，后来在混凝土无损检测和桩身完整性检测方面得到广泛应用，并在海底残桩检测中也表现出良好的效果。该技术具有探测精度高、穿透性强以及操作简便等优点。基于此，将超声波探测技术加入到盾构隧道超前预报的综合探测方案中，与其他超前地质预报技术相结合，用于共同解决目前盾构施工遇到的孤石等各类地质问题具有十分重要的意义。

3、但现有技术中对于超声波探测对土体中障碍物的探测效果缺乏研究，不同土层的土体含水率各不相同，不同施工区域的土体深度也各不相同，现有技术中没有可以对不同含水率、不同深度等土层结构进行模拟的超声波探测试验设备，导致实际施工过程中对障碍物的超声波探测精度存在较大的影响。因此，需要提供一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，能够解决现有技术中由于没有超声波探测模拟设备而导致实际工程中探测精度差的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，能够解决现有技术中由于没有超声波探测模拟设备而导致实际工程中探测精度差的问题。

2、本实用新型是这样实现的：

3、一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，包括模型箱本体、收发探头管道和探测调节管道；模型箱本体为顶部开口的中空箱体结构，收发探头管道的底部密封设置在模型箱本体内，若干根收发探头管道竖向间隔设置，其中两根收发探头管道之间形成障碍物放置间隙；探测调节管道的底部密封设置在模型箱本体内，若干根探测调节管道竖向间隔设置，且每根探测调节管道的侧部与模型箱本体的内部连通；土体填充在模型箱本体内，障碍物置于障碍物放置间隙处的土体中。

4、所述的模型箱本体包括侧板和底板，侧板周向环绕设置在底板上，形成顶部开口的中空箱型结构。

5、所述的若干根收发探头管道的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面沿模型箱本体长度方向的中轴线设置。

6、所述的若干根收发探头管道包括第一收发探头管道、第二收发探头管道、第三收发探头管道、第四收发探头管道和第五收发探头管道；第一收发探头管道位于模型箱本体的一端，第二收发探头管道和第三收发探头管道位于模型箱本体的中部，第四收发探头管道和第五收发探头管道位于模型箱本体的另一端；第一收发探头管道与第二收发探头管道之间以及第四收发探头管道与第三收发探头管道之间均形成有障碍物放置间隙；若干根探测调节管道分布在若干根收发探头管道之间和两侧。

7、所述的若干根探测调节管道包括第一探测调节管道、第二探测调节管道和第三探测调节管道；多根第一探测调节管道分别间隔位于模型箱本体的一侧，多根第二探测调节管道分别间隔位于模型箱本体的中部，且第二探测调节管道与收发探头管道交错设置，多根第三探测调节管道分别间隔位于模型箱本体的另一侧。

8、所述的第一探测调节管道、第二探测调节管道和第三探测调节管道的侧壁上均形成有透水孔。

9、所述的第一探测调节管道、第二探测调节管道和第三探测调节管道的外表面上包裹有透水层，且透水层覆盖透水孔。

10、所述的多根第一探测调节管道的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面与模型箱本体一侧的侧板平行；多根第三探测调节管道的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面与模型箱本体另一侧的侧板平行；多根第二探测调节管道的轴向和多根收发探头管道的轴向位于同一竖直平面内。

11、所述的第二探测调节管道包括第一管道和第二管道，第一管道位于第一收发探头管道与第二收发探头管道之间的障碍物放置间隙内，第二管道位于第四收发探头管道和第五收发探头管道之间。

12、其中一根所述的探测调节管道注水时，其相邻的另一根探测调节管道的顶部管口外接真空抽气机。

13、本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

14、1、本实用新型由于设有若干根收发探头管道，两根收发探头管道之间留置障碍物放置间隙用于放置孤石等障碍物，通过不同位置处的收发探头管道的组合使用设置超声波透射法探测方法的发射探头和接收探头，可实现在某个土体含水率条件下的不同探测距离的超声波透射探测，从而满足实际施工前对土体中障碍物的超声波透射探测模拟，为实际施工提供一定的参考和支持。

15、2、本实用新型由于设有若干根探测调节管道，可通过分布在模型箱本体中不同位置处的探测调节管道向模型箱本体内注水，用于改变模型箱本体中土体的含水率，含水率的调节高效、可控，以满足对实际施工过程中不同含水率土体的超声波透射探测模拟，为实际施工提供一定的参考和支持。

16、3、本实用新型结构简单，易于操作，可用于模拟各种形式的土体结构，有利于对含障碍物的土体的多种含水率、多种探测距离的超声波透射法探测研究，也有利于提高超声波透射法对土体中障碍物的探测精度，解决了现有技术中由于没有超声波探测模拟设备而导致实际工程中探测精度差的问题。

技术特征：

1.一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：包括模型箱本体、收发探头管道(3)和探测调节管道(4)；模型箱本体为顶部开口的中空箱体结构，收发探头管道(3)的底部密封设置在模型箱本体内，若干根收发探头管道(3)竖向间隔设置，其中两根收发探头管道(3)之间形成障碍物放置间隙；探测调节管道(4)的底部密封设置在模型箱本体内，若干根探测调节管道(4)竖向间隔设置，且每根探测调节管道(4)的侧部与模型箱本体的内部连通；土体填充在模型箱本体内，障碍物置于障碍物放置间隙处的土体中。

2.根据权利要求1所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的模型箱本体包括侧板(1)和底板(2)，侧板(1)周向环绕设置在底板(2)上，形成顶部开口的中空箱型结构。

3.根据权利要求1所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的若干根收发探头管道(3)的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面沿模型箱本体长度方向的中轴线设置。

4.根据权利要求1或3所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的若干根收发探头管道(3)包括第一收发探头管道(301)、第二收发探头管道(302)、第三收发探头管道(303)、第四收发探头管道(304)和第五收发探头管道(305)；第一收发探头管道(301)位于模型箱本体的一端，第二收发探头管道(302)和第三收发探头管道(303)位于模型箱本体的中部，第四收发探头管道(304)和第五收发探头管道(305)位于模型箱本体的另一端；第一收发探头管道(301)与第二收发探头管道(302)之间以及第四收发探头管道(304)与第三收发探头管道(303)之间均形成有障碍物放置间隙；若干根探测调节管道(4)分布在若干根收发探头管道(3)之间和两侧。

5.根据权利要求4所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的若干根探测调节管道(4)包括第一探测调节管道(401)、第二探测调节管道(402)和第三探测调节管道(403)；多根第一探测调节管道(401)分别间隔位于模型箱本体的一侧，多根第二探测调节管道(402)分别间隔位于模型箱本体的中部，且第二探测调节管道(402)与收发探头管道(3)交错设置，多根第三探测调节管道(403)分别间隔位于模型箱本体的另一侧。

6.根据权利要求5所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的第一探测调节管道(401)、第二探测调节管道(402)和第三探测调节管道(403)的侧壁上均形成有透水孔(404)。

7.根据权利要求6所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的第一探测调节管道(401)、第二探测调节管道(402)和第三探测调节管道(403)的外表面上包裹有透水层，且透水层覆盖透水孔(404)。

8.根据权利要求5-7任一所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的多根第一探测调节管道(401)的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面与模型箱本体一侧的侧板(1)平行；多根第三探测调节管道(403)的轴向位于同一竖直平面内，且该竖直平面与模型箱本体另一侧的侧板(1)平行；多根第二探测调节管道(402)的轴向和多根收发探头管道(3)的轴向位于同一竖直平面内。

9.根据权利要求8所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：所述的第二探测调节管道(402)包括第一管道(4021)和第二管道(4022)，第一管道(4021)位于第一收发探头管道(301)与第二收发探头管道(302)之间的障碍物放置间隙内，第二管道(4022)位于第四收发探头管道(304)和第五收发探头管道(305)之间。

10.根据权利要求1或5所述的可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，其特征是：其中一根所述的探测调节管道(4)注水时，其相邻的另一根探测调节管道(4)的顶部管口外接真空抽气机。

技术总结
本技术公开了一种可改变含水率的组合式超声波透射法探测试验模型箱，包括模型箱本体、收发探头管道(3)和探测调节管道(4)；模型箱本体为顶部开口的中空箱体结构，收发探头管道的底部密封设置在模型箱本体内，若干根收发探头管道竖向间隔设置，其中两根收发探头管道之间形成障碍物放置间隙；探测调节管道的底部密封设置在模型箱本体内，若干根探测调节管道竖向间隔设置，且每根探测调节管道的侧部与模型箱本体的内部连通；土体填充在模型箱本体内，障碍物置于障碍物放置间隙处的土体中。本技术能够解决现有技术中由于没有超声波探测模拟设备而导致实际工程中探测精度差的问题。

技术研发人员：诸岧,杨勇,吴惠明,赵春风,杨立君
受保护的技术使用者：上海隧道工程有限公司
技术研发日：20230605
技术公布日：2024/2/29