超聲波變頻複合降水系統的製作方法

2023-06-01 23:04:21

本實用新型涉及工程施工降水成孔/井後的降水系統，尤其是涉及一種超聲波變頻複合降水系統。

背景技術：

在工程施工中，當地下水位高於工程施工作業面時，需要採用一定的方法來降低地下水位，滿足幹地施工作業的要求，保證工程施工質量。工程在施工期間需要進行降水作業時，其採取的手段有多種，如輕型井點法、管井法或明溝抽排法等。這些降水方法形式單一、適應性較低、降水時間較長，每種方法只能針對某些地層結構，其降水效果還受孔或井的施工質量影響很大。如輕型井點法的降水深度有限且佔用一定的施工場地、管井法適用於地層結構單一的中細顆粒地層等。

目前，所有工程施工降水採用的方法均是依靠地層中水體在一定的水力梯度下在孔隙間的自然流動，因此流動速率較小，並且流動速率受地層顆粒組成及結構的均勻性影響。特別是在粘性土地層中進行施工降水作業時，要想滿足工程施工降水的時效性，即時間短、效果好，必須增大地層中水體的流動速度。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種降水效果好、時間短、效率高且不受地層結構限制和鑿孔/井時質量影響的超聲波變頻複合降水系統。

為實現上述目的，本實用新型採取下述技術方案：

本實用新型所述的超聲波變頻複合降水系統，包括間隔開設在需要進行降水處理地域的抽水井和發射井，所述抽水井和發射井的井口為密閉結構；發射井內位於地下水位線以下位置設置有聲波發生器，所述超聲波發生器通過電纜與發射井外的脈衝信號控制裝置相連接；抽水井內位於地下水位線以下位置設置有潛水泵，所述潛水泵的排水管和電源線密封延伸出抽水井外，抽水井內位於地下水位線以上的空腔內設置有導氣管，所述導氣管密封延伸出抽水井外與抽真空裝置相連接。

所述超聲波發生器的振蕩頻率與所述脈衝信號控制裝置所發送的超聲波脈衝信號頻率一致，該頻率值根據需要進行降水處理地域的地層特性參數計算所得。

所述超聲波發生器的形狀為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體。

本實用新型優點在於設計原理科學、設備結構簡單、成本低、降水工作效率高。由於超聲波發生器所發射的縱波在飽水地層傳播過程中具有壓縮推動特性、空化作用、降粘作用等，使得處於縱波場內地層中的水體更易於在孔隙通道內沿縱波傳播方向流動，成倍的快速增大水體的單向流動速度，由發射井一側流向抽水井內，即抽水井的排水量增大，加快了地層的疏幹速率，從而縮短了工程施工降水時間，提高了降水效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的布置示意圖。

圖2是本實用新型所述垂直升降裝置的俯視結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型所述的超聲波變頻複合降水系統，包括間隔開設在需要進行降水處理地域的抽水井1和發射井2，所述抽水井1和發射井2的井口為密閉結構；發射井2內位於地下水位線4以下位置設置有聲波發生器3，所述超聲波發生器3通過電纜5與發射井2外的脈衝信號控制裝置6相連接；抽水井1內位於地下水位線8以下位置設置有潛水泵7，所述潛水泵7的排水管9和電源線密封延伸出抽水井1外，抽水井1內位於地下水位線8以上的空腔10內設置有導氣管11，所述導氣管11密封延伸出抽水井1外與抽真空裝置12相連接。

本實用新型工作原理簡述如下：

如圖1-2所示，本超聲波變頻複合降水系統工作時按照下述步驟進行：

第一步、在需要進行降水處理的地域開設抽水井1和發射井2；超聲波發生器的振蕩頻率與脈衝信號控制裝置所發送的超聲波脈衝信號頻率一致，該頻率值根據需要進行降水處理地域的地層特性參數計算所得；即：

式中：為流體靜態密度，kg/m3；為密度變化量，kg/m3；p為液體中的聲壓，Pa；u為位移速度，m/s；x為振動波傳播距離，m；t為時間，s；C0為液體中的聲速，m/s；為液體在地層內的滲流速度，m/s；為阻力係數；超聲波發生器的形狀根據實際需要，可選擇為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體；

第二步、在所述發射井2內設置第一垂直升降裝置，通過第一升降裝置將超聲波發生器3放置於發射井2內地下水位線4以下位置，將所述超聲波發生器3通過電纜5與發射井2外的脈衝信號控制裝置6相連接，然後將發射井2頂部密封；

第三步、在所述抽水井1內設置第二垂直升降裝置，通過第二升降裝置將潛水泵7放置於抽水井1內地下水位線8以下位置，將所述潛水泵7的排水管9和電源線引至抽水井1外，並在抽水井1內地下水位線8以上的空腔10內設置導氣管11，將所述導氣管11與抽水井1外的抽真空裝置12相連接，然後將抽水井1頂部密封；

第四步、啟動所述抽真空裝置12將抽水井1內地下水位線8以上空腔10內的空氣抽出使所述空腔10內相對真空度保持在－90～－100Kpa之間；然後開啟所述潛水泵7將抽水井1內的地下水體抽出井外；當抽水井1和發射井2內的地下水位不再持續下降，即抽水井1和發射井2內的地下水位線13達到一個動態平衡時，啟動所述脈衝信號控制裝置6向所述超聲波發生器3發送超聲波脈衝信號驅動超聲波發生器3產生縱波14，在周圍地層內形成縱波場，在縱波14傳播過程中推動地層孔隙中水體順縱波14傳播方向流動到抽水井1內，再由潛水泵7通過排水管9把水體抽排至地面；

第五步、依次在其它預定的位置重複第一步至第五步，達到疏幹地層中的孔隙水目的。

所述超聲波發生器3的振蕩頻率與所述脈衝信號控制裝置6所發送的超聲波脈衝信號頻率一致，該頻率值根據需要進行降水處理地域的地層特性參數計算所得；超聲波發生器3的形狀為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體。

所述第一垂直升降裝置和第二垂直升降裝置結構相同，由上支撐環、下支撐環，和連接所述上、下支撐環的立杆15組成；上支撐環和下支撐環結構相同，如圖2所示，由內環16、外環17和連接所述內、外環16、17的橫杆18、以及沿周向均布設置在外環17上的多個滾輪19組成，所述立杆15的上、下兩端分別與上支撐環和下支撐環的內環16連接。使用時，將第一、第二垂直升降裝置通過吊繩放置於抽水井1和發射井2內即可。