近些年市政建設(shè)中出現(xiàn)越來越多的地下水位以下的深基坑工程,通過先降水后開挖的方式不僅會(huì)帶來一系列的環(huán)境問題,還會(huì)增加施工難度和造價(jià)。而在水下開挖中利用鉆機(jī)帶動(dòng)大鉆頭切削土體并攪拌巖屑呈懸浮狀態(tài),再結(jié)合雙壁鉆桿,利用射流泵技術(shù)進(jìn)行反循環(huán)排渣的方式進(jìn)行基坑水下開挖,可以解決開挖高水位、復(fù)雜地質(zhì)條件基坑的施工難題,精簡(jiǎn)施工機(jī)械,提高施工效率。在此施工工藝中,射流泵的排渣效率是影響開挖效率的重要因素。但由于射流泵內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜,效率較低,因此有必要結(jié)合實(shí)際工況,對(duì)射流泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,提高單位時(shí)間的排渣量和射流泵效率,并對(duì)其沖蝕磨損性能進(jìn)行研究,為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。首先對(duì)射流泵理論進(jìn)行研究,分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要性能參數(shù)。對(duì)射流泵基本特性方程、特性曲線和效率曲線進(jìn)行研究,分析了流速系數(shù)和密度比對(duì)射流泵性能和效率的影響。分析表明:較高的流速系數(shù)和較低的密度比可以使射流泵具有更好的抽吸效果和更高的效率。結(jié)合實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力泵參數(shù),選取了合適的雙壁鉆桿,對(duì)應(yīng)用射流泵排渣進(jìn)行初步的水力計(jì)算,求得射流泵的工作揚(yáng)程和出口揚(yáng)程,得出了射流泵裝置的參數(shù)(面積比m、揚(yáng)程比h),并對(duì)噴嘴、喉管、喉嘴距和擴(kuò)散管進(jìn)行了理論設(shè)計(jì),為下一步的軟件仿真奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)射流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了其內(nèi)部的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及巖屑的體積分布情況。以單位時(shí)間排渣量和射流泵效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),運(yùn)用單因素分析法,對(duì)射流泵的喉嘴距、喉管長(zhǎng)徑比和擴(kuò)散角進(jìn)行優(yōu)化仿真,仿真結(jié)果表明:當(dāng)射流泵面積比取9.77,開挖深度設(shè)為100m時(shí),最優(yōu)的射流泵喉嘴距系數(shù)為0.9,喉管長(zhǎng)徑比為6,擴(kuò)散角為10°,此時(shí)射流泵效率16.39%,排渣量 11.8102t/h。運(yùn)用離散相模型研究了在不同的巖屑粒徑、質(zhì)量流量和巖屑密度的條件下,射流泵的沖蝕磨損區(qū)域和最大沖蝕磨損速率的變化規(guī)律,為反循環(huán)排渣用射流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和失效預(yù)測(cè)提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH38
【部分圖文】：

這種施工工藝將雙壁鉆桿與射流反循環(huán)鉆進(jìn)原理結(jié)合，不僅能夠解決開挖高??水位、復(fù)雜地質(zhì)條件基坑的施工難題，還可以有效精簡(jiǎn)施工機(jī)具，減少對(duì)環(huán)境的??影響，提高施工效率。射流反循環(huán)排渣鉆具系統(tǒng)如圖１－２所示。??■＇??排渣管？＼??／’／?動(dòng)力泵２?ｚ?一二＾??／／??／／（７＾＇ｒ＾??［ｊ?ｒ＾￣ｉ?一－…?，；：丨．＾???ｏｎ？￣；?：?—?一?＿?—?—?—?—?—?＇?：Ｅ?—?—?—?—?—??？〇５：ｃ．泣？心??ｏｉ．ｃｚ?ｏ＇?＿ｆ?！?—?—?一＾?￣?￣?—?—?￣??—?一?一?—?￣??ｒｒ￣Ｔ＾ｒＫ－?－?—?—??＂－＂－＂Ｍ??沉淀池泥漿池?地下水■外鈷桿??ｐ?１?ｔｉｌ?Ｉ??ｊ?＿丨＃一內(nèi)鉆桿??．ｊ?？??＇�。�；?１??：…丨丨ｈ：?射流泵??：言！」ｉ．?＇?＂＾，義，大鉆頭??乂二７７＇７＿??圖１－２射流反循環(huán)排渣鉆具系統(tǒng)示意圖??在給定的工作條件下，盡可能提高工作效率，才能在基坑水下幵挖施工過程??中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的排渣能力，減少孔底巖屑的重復(fù)破碎。又因?yàn)樵谏淞鞣囱h(huán)排渣過??程中

塌心鈔．．兮?‘?ｉ??圖１－３旋噴機(jī)加載的三翼鉆頭?圖１－４水下開挖機(jī)械安裝示意圖??２０１７?年，Ｃａｍｅｒｏｎ?ＭａｃＬｅｏｄ?Ｓ＇ｖｏｒｄ?介紹?／?ＶＡＭＯＳ?（Ｖｉａｂｌｅ?Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ?Ｍｉｎｅ??Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ?）－種⑴彳了‘的水卜露Ａ：礦幵米系統(tǒng)。該系統(tǒng)的Ｉ：作過程足：由??水卜‘采礦車切割巖石，通過采礦車前面螺旋的不斷旋轉(zhuǎn)將巖ＩＳ混合液通過吊桿進(jìn)??入挖泥船的進(jìn)水ｎ，然后內(nèi)置的雙級(jí)泵抽吸混合液運(yùn)送至工作平臺(tái)，混合液沉淀??后泥楽再返回至露天礦（Ｃａｍｅｒｏｎ?ＭａｃＬｅｏｄ?Ｓｗｏｒｄ，２０１７）。裝置布置總圖如下：??＇⑦??卜采礦Ｖ：?２－立竹？和臍帶：３－快速升降裝置；４－ｉ：作ｆ臺(tái)：５－收放式平臺(tái)：６－補(bǔ)給船：７－遙控車：８－記輸竹??進(jìn)：９－巖上坑壁??圖１－５裝置布置總圖??１．３．２射流泵排渣應(yīng)用的研究現(xiàn)狀??經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，研宂射流反循環(huán)排渣技術(shù)在水下基坑開挖施丨：屮的應(yīng)⑴方面??的文獻(xiàn)并不多見。但人們對(duì)射流泵的應(yīng)用和性能研宂己冇１４０多年的歷〇！，到丫??２０肚紀(jì)３０年代以后，流體力學(xué)和空氣動(dòng)力＇哭的快速發(fā)展，使得射流技術(shù)理論逐??漸成熟。我＿

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2841901