CN106353224A - 一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，包括试验筒、透水石、隔板、传力活塞以及出气口，所述透水石放置在所述试验筒内的底部，所述隔板纵向滑动连接在所述透水石上，将所述试验筒分隔为两个左右对称的部分，所述传力活塞滑动连接在所述试验筒内，所述出气口设置在所述试验筒侧壁上；每一部分的所述试验筒分别包括设置在筒底的出水口，以及设置在筒侧壁的细管和溢流口。

Description

一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置
技术领域
本发明涉及一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，属于测量测试设备技术领域。
背景技术
泥水加压平衡盾构因其良好的地层适应性越来越多的被用于城市地铁和公路隧道的修建。在盾构施工过程中，常因开挖面失稳引发工程事故，如土体坍塌或地表隆起。泥浆渗入地层形成泥膜，泥浆压力通过泥膜作用在土骨架上，所以泥膜质量是维持开挖面稳定的主要因素。明确泥膜形成过程以及泥浆对不同地层的适应性，是实现开挖面稳定控制和防止开挖面失稳事故的关键。
目前在实际工程掘进中，往往会遇到复合地层的情况，而现有的常规泥膜形成模拟试验装置为单一土层实验装置，并不能够模拟复合地层的情况，因此需要将以往的模型试验装置进行一定的改进，从而达到下列试验要求和目标：明确泥浆在不同土层中的泥膜成膜质量差异，包括成膜速度、成膜厚度、成膜类型，以及在不同泥浆压力作用下两土层中泥水渗透速度的差异。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，获得在复合地层中泥膜成膜质量的差异、泥浆对不同地层的适应性差异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，包括试验筒、透水石、隔板、传力活塞以及出气口，所述透水石放置在所述试验筒内的底部，所述隔板纵向滑动连接在所述透水石上，将所述试验筒分隔为两个左右对称的部分，所述传力活塞滑动连接在所述试验筒内，所述出气口设置在所述试验筒侧壁上；每一部分的所述试验筒分别包括设置在筒底的出水口，以及设置在筒侧壁的细管和溢流口。
作为一种实施方式，位于所述试验筒底部的两个出水口的位置相对筒底中心呈中心对称，且分别靠近各自一侧的边缘位置。
作为一种实施方式，所述传力活塞的侧面环绕设置有密封条。
作为一种实施方式，所述泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置还包括支座，所述支座连接在所述试验筒的底部，避免所述出水口接触地面。
作为一种实施方式，所述支座由相连于筒底的相互之间呈120°夹角的三块板组成。
作为一种实施方式，所述试验筒与所述细管上设置有刻度线。
作为一种实施方式，所述试验筒的最大可承受压力大小不小于极限切口压力值0.35MPa。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
采用本发明提供的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，在相同的泥浆配比条件下进行试验，可以考察不同土层泥膜成膜的差异性，通过一次试验即可获得不同地层成膜速度、成膜厚度、成膜类型的差异，以及量测相同泥浆压力下不同土层泥膜滤水量差别，大大减少了试验次数，得到的结论更加直观，与以往普通的单一土层实验装置相比具有显著的优异性。
附图说明
图1是本发明提供的一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置的剖面图；
图2是本发明提供的一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置的立体图；
图3是本发明提供的一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置的侧视图；
图中标号示意如下：1-试验筒；2-透水石；3-隔板；4-传力活塞；5-出水口；6-细管；7-溢流口；8-出气口；9-支座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。
如图1至图3所示，本发明提供的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置包括试验筒1、透水石2、隔板3、传力活塞4以及出气口8。
试验筒1为圆柱形，采用有机玻璃制成，用于盛放复合土样层和试验泥浆，具有一定的承压能力，能保证试验在加压条件下顺利完成，最大可承受压力大小应不小于极限切口压力值0.35MPa。试验筒1的筒底开设有两个出水口5，透水石2放置在试验筒1内的底部。隔板3纵向滑动连接在透水石2上，将试验筒1分隔为两个左右对称的部分，用来分别放置两种不同土样，土样上面放置泥浆，传力活塞4滑动连接在试验筒1内，压在泥浆上，通过传力活塞4进行逐级加压。出气口8带有阀门，设置在试验筒1的侧壁上，用来在加压时排出试验筒1内的气体。
每一部分的试验筒1分别包括设置在筒底的出水口5，以及设置在筒侧壁的细管6和溢流口7。两个出水口5的位置相对筒底中心呈中心对称，且分别靠近各自一侧的边缘位置，使得两种土样层滤水量的测量值更加准确。透水石2可以保证下方出水口5不至于被土颗粒堵塞。在本实施例中，试验筒1侧壁的细管6共四个，每一部分两个，试验筒1与细管6上设置有刻度线，可以实时反映试验过程中任意时刻土样内部的孔隙水压力大小，筒体和细管上设置刻度，方便量测泥膜厚度和水头高度的变化。两个溢流口7分别开设在试验筒1每一部分的侧壁上。
试验筒1的底部还设置有支座9，支座9要有一定的高度，保证在落地时出水口5不至于接触地面，在本实施例中，支座9由相连于筒底的相互之间呈120°夹角的三块板组成。同时为了增加泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置的气密性，传力活塞4的侧面环绕设置有密封条。
本发明的工作流程如下：
试验前先将试验筒装置放于具有一定高度并能将底部两出水口完全暴露的支座上，以供实验过程中的滤水量的采集工作。
将透水石最先放置于筒底，并在溢水口和细管口设置滤纸防止土颗粒堵塞；将隔板竖直放置于透水石上并保证底部两出水口相对于隔板大致对称；
在隔板一侧放置土样A，振捣压实填充至试验高度，再在隔板另一侧添置土样B，边填充边缓慢抽出隔板保证A和B充分接触并同样振捣压实直至土样B高度也达到指定的试验高度与A大致齐平；
用工具引流，慢慢往装置中注水饱和地层；配置泥浆，搅拌均匀后静置水化；待细管的水位上升到与灌入的水位齐平后，再等待两小时饱和，打开装置溢流口和出水口，将装置中水分排出，排干净后，关闭溢流口和出水口，细管中水位与地层高度齐平；
将准备好的泥浆搅拌均匀后，使用引流工具慢慢倒入试验地层上，直到指定刻度；打开出气口，将传力活塞放置到泥浆表面完全接触，排出试验筒内气体并关闭出气口；
在两个出水口下分别放好量筒，打开出水口，在传力活塞顶部逐级施加一定重量的砝码，进行计时，每2分钟同时记录一次两个量筒滤水量值；试验过程中注意两侧细管中的水位上升情况，记录开始上升时间和最终上升值；
待量量筒中的水量增加值稳定后表示泥膜已经形成；待两侧泥膜都已形成后关闭所有阀门，取出泥膜上部的砝码、传力活塞和泥浆，将两种土样层中形成的泥膜分别切块取出，观察泥膜形成形态的差异，厚度差异；
然后将试验后土层清除，试验完成，清洗干净装置后，可进行下一级加压试验。
本发明在相同的泥浆配比条件下进行试验，可以考察不同土层泥膜成膜的差异性，通过一次试验即可获得不同地层成膜速度、成膜厚度、成膜类型的差异，以及量测相同泥浆压力下不同土层泥膜滤水量差别，大大减少了试验次数，得到的结论更加直观，与以往普通的单一土层实验装置相比具有显著的优异性。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：包括试验筒、透水石、隔板、传力活塞以及出气口，所述透水石放置在所述试验筒内的底部，所述隔板纵向滑动连接在所述透水石上，将所述试验筒分隔为两个左右对称的部分，所述传力活塞滑动连接在所述试验筒内，所述出气口设置在所述试验筒侧壁上；每一部分的所述试验筒分别包括设置在筒底的出水口，以及设置在筒侧壁的细管和溢流口。
2.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：位于所述试验筒底部的两个出水口的位置相对筒底中心呈中心对称，且分别靠近各自一侧的边缘位置。
3.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：所述传力活塞的侧面环绕设置有密封条。
4.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：所述泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置还包括支座，所述支座连接在所述试验筒的底部，避免所述出水口接触地面。
5.根据权利要求4所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：所述支座由相连于筒底的相互之间呈120°夹角的三块板组成。
6.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：所述试验筒与所述细管上设置有刻度线。
7.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆渗透成膜模拟试验装置，其特征在于：所述试验筒的最大可承受压力大小不小于极限切口压力值0.35MPa。
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