CN115356250A - 一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泥浆测试领域，具体涉及一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法，包括透明观察筒用于观察渗透情况，通过可拆连接环组件、第一透明圆柱筒、第二透明圆柱筒等，便于实验装置的拆装、清洗和土层的放置与替换，通过渗透检测组件中的旋转驱动机构实现摄像头的旋转，从而检测不同角度泥浆在地层中的渗透性，还有流动检测组件用于检测泥浆在管道中的流动参数，本装置整体集成度极高，通过光栅传感器记录泥浆流动参数，并且通过圆周运动的摄像头对泥浆渗透程度进行360°无死角捕捉，自动化程度高，增强实验人员的工作效率，仪器更为精准，避免出现人眼观察而产生的误差。

Description

一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法

技术领域

本发明涉及泥浆性质测试领域，具体是涉及一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法。

背景技术

泥浆以其材料易获取和良好的护壁作用等优点，在地下连续墙、钻孔灌注桩、泥水盾构隧道等工程中得到广泛的应用。然而，在高渗透性的砂砾地层中进行泥浆工程施工时，常因泥浆的利用不当而出现泥浆的大量滤失，进而导致开挖槽失稳、坍塌等事故的发生。从本质上讲，泥浆能否较好的发挥护壁作用，是泥浆能否在地皮表面形成泥皮，使泥浆压力平衡地层土水压力的问题，而泥皮的形成则是泥浆在地层中渗透的结果。不同泥浆流体特征参数具有一定差异，在地层渗透时会呈现不同的渗透现象，对不同泥浆流体流速和渗透性的实验模拟研究意义重大。

而传统的模拟实验将泥浆在管道中输送过程的检测和泥浆渗透性测试分开进行，实验过程中需要重新收集泥浆分步测试，效率较低，并且在记录泥浆渗透性结果的时候需要实验人员靠近实验装置观察并记录，装置的自动化程度不高，耗费实验人员多余的精力的同时也会存在误差，因此有必要设计一种可同步进行两种实验，且自动化程度高，增加实验效率的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种高渗透性地层泥浆配比实验装置。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，包括：

透明观察筒，呈竖直状态设置，透明观察筒包括可拆连接环组件、第一透明圆柱筒和第二透明圆柱筒，第一透明圆柱筒与第二透明圆柱筒在竖直方向上同轴叠放，其中，位于上方的第一透明圆柱筒靠近上端的筒壁处成型有进泥口，并且第一透明圆柱筒两端贯穿，位于下方的第二透明圆柱筒靠近下端的筒壁上成型有排水孔，排水孔处固定安装有排水阀，可拆连接环组件设置在第一透明圆柱筒和第二透明圆柱筒衔接处；

压平机构，固定安装在第一透明圆柱筒顶部；

支撑架，固定安装在可拆连接环组件下端，支撑架上端与可拆连接环组件固连，支撑架下端与地面相抵；

渗透检测组件，设置在支撑架上方，渗透检测组件包括摄像头、旋转驱动机构和摄像支架，旋转驱动机构设置在支撑架上，摄像支架下端与旋转驱动机构固定连接，摄像头固定安装在摄像支架上端；

气压送泥机构，设置在第一透明圆柱筒旁侧，气压送泥机构包括透明管，透明管呈水平状态设置，透明管一端与第一透明圆柱筒的进泥口固定连接；

流动检测组件，套设于透明管上，流动检测组件包括两个光栅传感器，两个光栅传感器呈对称状态设置在透明管两侧。

进一步的，透明观察筒还包括底板和固定顶环，底板同轴心固定安装在第二透明圆柱筒底端，固定顶环套接在第一透明圆柱筒顶端，可拆连接环组件包括上合圆盘、下合圆盘和四个快拆连接销，上合圆盘同轴心固定设置在第一透明圆柱筒的底端，下合圆盘同轴心固定设置在第二透明圆柱筒顶端，上合圆盘和下合圆盘中均成型有相对应的密封槽，密封槽中设置有密封圈，四个快拆连接销沿上合圆盘圆周方向等间距向下插设，并且四个快拆连接销末端穿过下合圆盘，沿底板和固定顶环圆周方向分布有若干支撑杆，若干支撑杆一端固定安装在底板或固定顶环上，另一端固定安装在下合圆盘或上合圆盘上。

进一步的，压平机构包括按压推杆、橡胶排气阀、弹簧、按压头和支撑顶板，按压推杆同轴心活动安装在第一透明圆柱筒上方，按压推杆内部中空，橡胶排气阀固定安装在按压推杆内部，按压头穿过支撑顶板固定安装在按压推杆末端，按压头上成型有排气孔，弹簧套设在按压头杆部外侧，弹簧的一端与按压头相抵，另一端与支撑顶板相抵，固定顶环沿圆周方向等间距设置有四个限位弧板，四个限位弧板向上穿过按压推杆和固定顶环与支撑顶板固定连接。

进一步的，支撑架包括支撑圆盘和三个支撑腿，支撑圆盘同轴心固定安装在下合圆盘底端，三个支撑腿等间距向下穿过支撑圆盘与地面相抵。

进一步的，旋转驱动机构包括电机、主动轮和齿圈，电机固定安装在支撑圆盘下端，电机输出轴向上穿过支撑圆盘与主动轮固连，主动轮与齿圈相啮合，齿圈同轴心活动套设在下合圆盘上端，齿圈上成型有环形限位凸缘，下合圆盘上成型有与环形限位凸缘相匹配的环形限位凹槽。

进一步的，摄像支架包括方杆套、方型杆、锁紧栓、下固定件和上固定件，下固定件固定安装在齿圈上端，方型杆与下固定件固定连接，方杆套活动套接于方型杆上，锁紧栓穿过方杆套与方型杆相抵，上固定件与方杆套实心的一端固定连接，上固定件上端固定安装有摄像头。

进一步的，气压送泥机构还包括导泥管，导泥管呈竖直状态设置，导泥管一端与空压源固定连接，另一端与透明管固定连接。

进一步的，流动检测组件还包括传感器支架，传感器支架包括可调支架、两个垫片管架和四个锁紧垫片，两个垫片管架同轴心套设在透明管上，可调支架铰接于两个垫片管架下方，两个光栅传感器与垫片管架衔接处设置有四个连接块，四个锁紧垫片两两一组，每组中的两个锁紧垫片呈对称状态设置于垫片管架两侧，并且每个锁紧垫片均与连接块紧密贴合。

进一步的，快拆连接销包括台阶销轴、固定锁紧圈、活动锁紧圈和四个弓形弹性条，台阶销轴直径较细的一端成型有四个条形滑槽，四个弓形弹性条设置在四个条形滑槽中，弓形弹性条成型有环形凸缘和延伸插杆部，成型有穿孔的延伸插杆部与条形滑槽固定连接，末端弯折的延伸插杆部与条形滑槽滑动紧贴，固定锁紧圈固定套设在成型有穿孔的延伸插杆部外侧，活动锁紧圈活动套设在末端弯折的延伸插杆部外侧。

一种高渗透性地层泥浆配比实验装置的方法，具有边缘提取算法的渗透检测组件工作时的具体步骤为：

S1，首先将摄像头调整至正投于第一透明圆柱筒下方的位置，并且高度等于沉淀后地层加泥层的总高度；

S2，沉淀分层，在往第一透明圆柱筒中注入泥浆后，由于下部分地层具有过滤性，泥浆中的水分与小颗粒沉淀物会通过地层往下渗透，经过沉降后，地层表面会形成大颗粒沉淀物形成的泥层，地层上半部会形成小颗粒沉淀物沉降的过渡层；

S3，由于泥浆内部各个位置的颗粒物大小分布不均，则应对比拍摄360°全角度泥层与泥浆渗透层的照片来综合计算，则渗透检测组件经程序控制，会在一定时间后绕第一透明圆柱筒一周，以出发点为0°，则分别在0°、90°、180°、270°四个位置拍摄一组照片，在实验沉淀的过程中，拍摄若干组照片进行综合分析；

S4，拍摄出的每张照片，程序算法需识别出地层、泥层和泥浆渗透层之间的分界线，最终根据泥浆渗透层在地层中的占比以及泥层的厚度来判断泥浆渗透性，而后以同样算法来提取若干组照片中的信息，实际计算过程及误差需要实验人员根据不同配比的泥浆进行适当的调整。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一：本装置集成度高，占地面积小，便于拆解及更换实验所需的泥浆与地层，便于实验人员操作；可同时进行两种实验，对同一配比的泥浆进行连续测试；

其三：本装置可无缝衔接两种实验过程，即对同一配比的泥浆进行连续实验，无需多次收集泥浆分开实验；

其三：本装置通过光栅传感器记录泥浆流动参数，并且通过圆周运动的摄像头对泥浆渗透程度进行360°无死角捕捉，自动化程度高，增强实验人员的工作效率，仪器更为精准，避免出现人眼观察而产生的误差。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图一；

图2是本发明的立体结构示意图一；

图3是本发明的可拆连接环组件立体分解示意图；

图4是本发明的压平机构立体分解示意图；

图5是本发明的流动检测组件的立体分解示意图；

图6是本发明的摄像支架及摄像头的立体结构示意图；

图7是本发明的旋转驱动机构的立体分解示意图；

图8是本发明的快拆连接销的立体分解示意图。

图中标号为：

1、排水阀；2、透明观察筒；3、第一透明圆柱筒；4、第二透明圆柱筒；5、可拆连接环组件；6、密封圈；7、上合圆盘；8、下合圆盘；9、密封槽；10、环形限位凹槽；11、快拆连接销；12、台阶销轴；13、条形滑槽；14、弓形弹性条；15、环形凸缘；16、延伸插杆部；17、固定锁紧圈；18、活动锁紧圈；19、底板；20、进泥口；21、支撑杆；22、固定顶环；23、排水孔；24、压平机构；25、按压推杆；26、橡胶排气阀；27、弹簧；28、按压头；29、排气孔；30、限位弧板；31、支撑顶板；32、支撑架；33、支撑圆盘；34、支撑腿；35、渗透检测组件；36、摄像头；37、旋转驱动机构；38、电机；39、主动轮；40、齿圈；41、环形限位凸缘；42、摄像支架；43、方杆套；44、方型杆；45、锁紧栓；46、下固定件；47、上固定件；48、气压送泥机构；49、导泥管；50、透明管；51、流动检测组件；52、光栅传感器；53、传感器支架；54、可调支架；55、连接块；56、垫片管架；57、锁紧垫片。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图8，一种高渗透性地层泥浆配比实验装置及方法，包括：

透明观察筒2，呈竖直状态设置，透明观察筒2包括可拆连接环组件5、第一透明圆柱筒3和第二透明圆柱筒4，第一透明圆柱筒3与第二透明圆柱筒4在竖直方向上同轴叠放，其中，位于上方的第一透明圆柱筒3靠近上端的筒壁处成型有进泥口20，并且第一透明圆柱筒3两端贯穿，位于下方的第二透明圆柱筒4靠近下端的筒壁上成型有排水孔23，排水孔23处固定安装有排水阀1，可拆连接环组件5设置在第一透明圆柱筒3和第二透明圆柱筒4衔接处；

压平机构24，固定安装在第一透明圆柱筒3顶部；

支撑架32，固定安装在可拆连接环组件5下端，支撑架32上端与可拆连接环组件5固连，支撑架32下端与地面相抵；

渗透检测组件35，设置在支撑架32上方，渗透检测组件35包括摄像头36、旋转驱动机构37和摄像头36支架，旋转驱动机构37设置在支撑架32上，摄像头36支架下端与旋转驱动机构37固定连接，摄像头36固定安装在摄像头36支架上端；

气压送泥机构48，设置在第一透明圆柱筒3旁侧，气压送泥机构48包括透明管50，透明管50呈水平状态设置，透明管50一端与第一透明圆柱筒3的进泥口20固定连接；

流动检测组件51，套设于透明管50上，流动检测组件51包括两个光栅传感器52，两个光栅传感器52呈对称状态设置在透明管50两侧。

参考图2和图3，透明观察筒2还包括底板19和固定顶环22，底板19同轴心固定安装在第二透明圆柱筒4底端，固定顶环22套接在第一透明圆柱筒3顶端，可拆连接环组件5包括上合圆盘7、下合圆盘8和四个快拆连接销11，上合圆盘7同轴心固定设置在第一透明圆柱筒3的底端，下合圆盘8同轴心固定设置在第二透明圆柱筒4顶端，上合圆盘7和下合圆盘8中均成型有相对应的密封槽9，密封槽9中设置有密封圈6，四个快拆连接销11沿上合圆盘7圆周方向等间距向下插设，并且四个快拆连接销11末端穿过下合圆盘8，沿底板19和固定顶环22圆周方向分布有若干支撑杆21，若干支撑杆21一端固定安装在底板19或固定顶环22上，另一端固定安装在下合圆盘8或上合圆盘7上。在实验过程中，底板19放置在实验平台上，第二透明圆柱筒4固定安装在底板19上，第一透明圆柱筒3同轴心设置在第二透明圆柱筒4上端，上合圆盘7套设在上方的第一透明圆柱筒3下部，下合圆盘8套设在下方的第二透明圆柱筒4上部，由于在实验过程中泥浆中的水分需要向下渗透，因此上合圆盘7和下合圆盘8中设置的密封圈6可保证实验过程的密封性，但由于本装置的第一透明圆柱筒3与第二透明圆柱筒4为两个整体，为了实验结束后便于更换泥浆和地层，用于连接和固定上合圆盘7和下合圆盘8的快拆连接销11便于拆卸，在实验过程中，插入快拆连接销11可保证装置整体不会分离，实验结束后，向上拔出快拆连接销11即可完成对第一透明圆柱筒3和第二透明圆柱筒4的分离，设置在固定顶环22处的若干支撑杆21将固定顶环22、第一透明圆柱筒3和上合圆盘7固定连接在一起，设置在底板19处的若干支撑杆21将底板19、第二透明圆柱筒4和下合圆盘8固定连接在一起。

参考图1和图4，压平机构24包括按压推杆25、橡胶排气阀26、弹簧27、按压头28和支撑顶板31，按压推杆25同轴心活动安装在第一透明圆柱筒3上方，按压推杆25内部中空，橡胶排气阀26固定安装在按压推杆25内部，按压头28穿过支撑顶板31固定安装在按压推杆25末端，按压头28上成型有排气孔29，弹簧27套设在按压头28杆部外侧，弹簧27的一端与按压头28相抵，另一端与支撑顶板31相抵，固定顶环22沿圆周方向等间距设置有四个限位弧板30，四个限位弧板30向上穿过按压推杆25和固定顶环22与支撑顶板31固定连接。在泥浆注入第一透明圆柱筒3之后，由于泥浆配比的不同以及地层填充时产生的水平误差，呈粘稠状的泥浆表面会因颗粒度的大小而起伏不平，此时实验人员需要将泥浆表面压平，便于后续渗透性测试的进行，实验人员向下推动按压头28，按压头28推动按压推杆25向下移动，按压推杆25的一端随着移动接触粘稠的泥浆表面，将泥浆表面抹平，在整个过程中，为了便于按压推杆25向下移动，橡胶排气阀26可在向下移动的过程中工作，将多余的空气排出装置，按压之后，弹簧27因形变产生的反作用力可再次带动按压头28复位，确保按压头28可以带着按压推杆25复位，在按压推杆25向下移动的过程中，四个限位弧板30可以在确保移动轨迹不发生偏移的同时，安装在四个限位弧板30顶部的支撑顶板31可以给弹簧27提供受力点，确保弹簧27可以正常发挥弹性复位的作用。

参考图1，支撑架32包括支撑圆盘33和三个支撑腿34，支撑圆盘33同轴心固定安装在下合圆盘8底端，三个支撑腿34等间距向下穿过支撑圆盘33与地面相抵。在装置工作时，因为摄像头36圆周远动产生的离心力可能会对装置整体的稳定性产生影响，因此需要安装支撑圆盘33和支撑腿34，在稳固装置的同时，又可以对装置主体起承托作用，减小了实验过程中因装置不稳定产生的误差。

参考图1和图7，旋转驱动机构37包括电机38、主动轮39和齿圈40，电机38固定安装在支撑圆盘33下端，电机38输出轴向上穿过支撑圆盘33与主动轮39固连，主动轮39与齿圈40相啮合，齿圈40同轴心活动套设在下合圆盘8上端，齿圈40上成型有环形限位凸缘41，下合圆盘8上成型有与环形限位凸缘41相匹配的环形限位凹槽10。在装置工作时，为了记录泥浆在地层上的渗透性，旋转驱动机构37需要带动摄像头36支架进行圆周运动，通过电机38带动主动轮39旋转，主动轮39带动与之啮合的齿圈40转动，齿圈40因为下端成型有环形限位凸缘41，齿圈40会在下合圆盘8表面自转，环形限位凹槽10与环形限位凸缘41相配合确保齿圈40在旋转过程中不会脱离下合圆盘8。

参考图1和图6，摄像支架42包括方杆套43、方型杆44、锁紧栓45、下固定件46和上固定件47，下固定件46固定安装在齿圈40上端，方型杆44与下固定件46固定连接，方杆套43活动套接于方型杆44上，锁紧栓45穿过方杆套43与方型杆44相抵，上固定件47与方杆套43实心的一端固定连接，上固定件47上端固定安装有摄像头36。在模拟并记录泥浆在地层上的渗透性时，摄像头36安装在上固定件47处，上固定件47固定安装在方杆套43上端，方杆套43活动套接在方型杆44上可通过锁紧栓45自由调节整体的高度，即用于在模拟不同配比泥浆的渗透性，可通过移动方杆套43并拧紧锁紧栓45来调节摄像头36的位置，方型杆44下端固定在下固定件46上，而下固定件46安装在齿圈40上端，下固定件46可随着齿圈40的转动带动方型杆44围绕第一透明圆柱筒3进行圆周转动，方型杆44带动与之套接的方杆套43围绕第一透明圆柱筒3进行圆周转动，方杆套43带动安装在其上端的上固定件47围绕第一透明圆柱筒3进行圆周转动，最终带动固定安装在上固定件47上端的摄像头36围绕第一透明圆柱筒3进行圆周转动。

参考图1，气压送泥机构48还包括导泥管49，导泥管49呈竖直状态设置，导泥管49一端与空压源固定连接，另一端与透明管50固定连接。在装置工作时，先将配置好的泥浆灌入导泥管49，空压源提供动力推动导泥管49中的泥浆送入透明管50，在透明管50中滑动的泥浆可在泥浆流动性检测实验之后注入第一透明圆柱筒3，准备进行泥浆渗透性模拟实验。

参考图2和图5，流动检测组件51还包括传感器支架53，传感器支架53包括可调支架54、两个垫片管架56和四个锁紧垫片57，两个垫片管架56同轴心套设在透明管50上，可调支架54铰接于两个垫片管架56下方，两个光栅传感器52与垫片管架56衔接处设置有四个连接块55，四个锁紧垫片57两两一组，每组中的两个锁紧垫片57呈对称状态设置于垫片管架56两侧，并且每个锁紧垫片57均与连接块55紧密贴合。在装置工作时，可调支架54可快速装拆，可调支架54安装在实验平台上向上承托透明管50，保证透明管50在实验过程中不会发生窜动，两个垫片管架56和四个锁紧垫片57可以确保四个连接块55不会发生窜动，由于连接块55和光栅传感器52固定连接，即又保证光栅传感器52在工作过程中不会发生窜动，确保实验过程不会发生误差。

参考图8，快拆连接销11包括台阶销轴12、固定锁紧圈17、活动锁紧圈18和四个弓形弹性条14，台阶销轴12直径较细的一端成型有四个条形滑槽13，四个弓形弹性条14设置在四个条形滑槽13中，弓形弹性条14成型有环形凸缘15和延伸插杆部16，成型有穿孔的延伸插杆部16与条形滑槽13固定连接，末端弯折的延伸插杆部16与条形滑槽13滑动紧贴，固定锁紧圈17固定套设在成型有穿孔的延伸插杆部16外侧，活动锁紧圈18活动套设在末端弯折的延伸插杆部16外侧。在插入快拆连接销11时，四个弓形弹性条14由于自身可以产生弹性形变，由于弓形弹性条14成型有穿孔的延伸插杆部16与台阶销轴12固定连接，而末端弯折的延伸插杆部16与条形滑槽13活动紧贴，则在弓形弹性条14穿过在上合圆盘7和下合圆盘8的过程中，弓形弹簧27片因挤压产生形变，环形凸缘15会向其弧心方向产生位移，此时末端弯折的延伸插杆部16会沿条形滑槽13向台阶销轴12末端产生位移，即此时环形凸缘15的弧度会发生变化，即可容纳快拆连接销11通过上合圆盘7与下合圆盘8，并且在通过后，弓形弹性条14因弹性复位而卡设在下合圆盘8处，确保快拆连接销11正常工作，固定锁紧圈17和活动锁紧圈18同样具有弹性，可通过各自的缺口卡设在弓形弹性条14的延伸插杆部16，确保弓形弹性条14的延伸插杆部16不会在插接过程中因多次插接而磨损。

本装置工作原理为，首先将泥浆灌入导泥管49，然后通过空压源提供推力推动泥浆在透明管50中滑动，当泥浆在透明管50中滑动时，呈对称状态设置在透明管50两侧的光栅传感器52可以检测泥浆的在透明管50中的流动速度，以此来完成泥浆在管道中流动性参数的记录，即完成第一个实验，然后流动的泥浆通过进泥口20流入第一透明圆柱筒3，准备开始进行第二个实验，即泥浆渗透性实验，而在实验之前，第二透明圆柱筒4内已经填充有地层并设置在底板19中，而第一透明圆柱筒3固定安装在上合圆盘7中，四个快拆连接销11自上而下穿过上合圆盘7和下合圆盘8将第一透明圆柱筒3和第二透明圆柱筒4连接在一起，当泥浆注入第一透明圆柱筒3后，泥浆铺设在地层上，由于设置时地层表面可能会存在水平方向上的误差，这会导致铺设在地层上的泥浆表面不平整，为了保证实验结果的准确性，实验人员通过推动按压头28将按压推杆25向下移动，随着按压推杆25向下移动，第一透明圆柱筒3内的空气会经橡胶排气阀26排由排气孔29排出，确保抹平可以顺利进行，按压推杆25将泥浆按压平整之后，按压头28会在弹簧27的弹性复位推动下回到初始位置，此时按压推杆25也会被带动复位，按压平整后的泥浆即可进行泥浆渗透性实验，此实验需要观察泥浆在地层中的渗透性以及最后成型于地层表面的泥层状态，而这个观察和记录过程需要通过摄像头36进行捕捉录入，由于泥浆中的细小颗粒不是完全均匀分布，安装于上固定件47的摄像头36需要围绕第一透明圆柱筒3进行无死角捕捉图像，这个旋转的过程由电机38带动主动轮39转动，主动轮39带动与之啮合的齿圈40转动，与第一透明圆柱筒3同轴设置的齿圈40会带着固定在齿圈40上的下固定件46进行圆周运动，此圆周运动以第一透明圆柱筒3的圆心为基点，方型杆44固定在下固定件46上，方杆套43套设在方型杆44外部，方杆套43和方型杆44通过锁紧栓45来调节摄像支架42的整体长度，具体操作为需要调节长度时，把锁紧栓45调松，此时方杆套43可以在方型杆44上自由滑动，调整到合适位置后将锁紧栓45调紧，此时方杆套43便无法移动，在这个过程中，安装在上固定件47处的摄像头36会随着方杆套43而改变位置，完成对图像捕捉位置的调整，随后通过边缘提取算法对照片信息进行处理。

参考图1和图2所示的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置的方法，具有边缘提取算法的渗透检测组件35工作时的具体步骤为：

S1，首先将摄像头36调整至正投于第一透明圆柱筒3下方的位置，并且高度等于沉淀后地层加泥层的总高度；

S2，沉淀分层，在往第一透明圆柱筒3中注入泥浆后，由于下部分地层具有过滤性，泥浆中的水分与小颗粒沉淀物会通过地层往下渗透，经过沉降后，地层表面会形成大颗粒沉淀物形成的泥层，地层上半部会形成小颗粒沉淀物沉降的过渡层；

S3，由于泥浆内部各个位置的颗粒物大小分布不均，则应对比拍摄360°全角度泥层与泥浆渗透层的照片来综合计算，则渗透检测组件35经程序控制，会在一定时间后绕第一透明圆柱筒3一周，以出发点为0°，则分别在0°、90°、180°、270°四个位置拍摄一组照片，在实验沉淀的过程中，拍摄若干组照片进行综合分析；

S4，拍摄出的每张照片，程序算法需识别出地层、泥层和泥浆渗透层之间的分界线，最终根据泥浆渗透层在地层中的占比以及泥层的厚度来判断泥浆渗透性，这里泥浆渗透层在地层中的占比是指渗透层厚度占地层厚度的比值，而后以同样算法来提取若干组照片中的信息，实际计算过程及误差需要实验人员根据不同配比的泥浆进行适当的调整。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，包括：

透明观察筒（2），呈竖直状态设置，透明观察筒（2）包括可拆连接环组件（5）、第一透明圆柱筒（3）和第二透明圆柱筒（4），第一透明圆柱筒（3）与第二透明圆柱筒（4）在竖直方向上同轴叠放，其中，位于上方的第一透明圆柱筒（3）靠近上端的筒壁处成型有进泥口（20），位于下方的第二透明圆柱筒（4）靠近下端的筒壁上成型有排水孔（23），排水孔（23）处固定安装有排水阀（1），可拆连接环组件（5）设置在第一透明圆柱筒（3）和第二透明圆柱筒（4）衔接处；

压平机构（24），固定安装在第一透明圆柱筒（3）顶部；

支撑架（32），固定安装在可拆连接环组件（5）下端，支撑架（32）上端与可拆连接环组件（5）固连，支撑架（32）下端与地面相抵；

渗透检测组件（35），设置在支撑架（32）上方，渗透检测组件（35）包括摄像头（36）、旋转驱动机构（37）和摄像支架（42），旋转驱动机构（37）设置在支撑架（32）上，摄像头（36）支架下端与旋转驱动机构（37）固定连接，摄像头（36）固定安装在摄像头（36）支架上端；

气压送泥机构（48），设置在第一透明圆柱筒（3）旁侧，气压送泥机构（48）包括透明管（50），透明管（50）呈水平状态设置，透明管（50）一端与第一透明圆柱筒（3）的进泥口（20）固定连接；

流动检测组件（51），套设于透明管（50）上，流动检测组件（51）包括两个光栅传感器（52），两个光栅传感器（52）呈对称状态设置在透明管（50）两侧。

2.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，透明观察筒（2）还包括底板（19）和固定顶环（22），底板（19）同轴心固定安装在第二透明圆柱筒（4）底端，固定顶环（22）套接在第一透明圆柱筒（3）顶端，可拆连接环组件（5）包括上合圆盘（7）、下合圆盘（8）和四个快拆连接销（11），上合圆盘（7）同轴心固定设置在第一透明圆柱筒（3）的底端，下合圆盘（8）同轴心固定设置在第二透明圆柱筒（4）顶端，上合圆盘（7）和下合圆盘（8）中均成型有相对应的密封槽（9），密封槽（9）中设置有密封圈（6），四个快拆连接销（11）沿上合圆盘（7）圆周方向等间距向下插设，并且四个快拆连接销（11）末端穿过下合圆盘（8），沿底板（19）和固定顶环（22）圆周方向分布有若干支撑杆（21），若干支撑杆（21）一端固定安装在底板（19）或固定顶环（22）上，另一端固定安装在下合圆盘（8）或上合圆盘（7）上。

3.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，压平机构（24）包括按压推杆（25）、橡胶排气阀（26）、弹簧（27）、按压头（28）和支撑顶板（31），按压推杆（25）同轴心活动安装在第一透明圆柱筒（3）上方，按压推杆（25）内部中空，橡胶排气阀（26）固定安装在按压推杆（25）内部，按压头（28）穿过支撑顶板（31）固定安装在按压推杆（25）末端，按压头（28）上成型有排气孔（29），弹簧（27）套设在按压头（28）杆部外侧，弹簧（27）的一端与按压头（28）相抵，另一端与支撑顶板（31）相抵，固定顶环（22）沿圆周方向等间距设置有四个限位弧板（30），四个限位弧板（30）向上穿过按压推杆（25）和固定顶环（22）与支撑顶板（31）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，支撑架（32）包括支撑圆盘（33）和三个支撑腿（34），支撑圆盘（33）同轴心固定安装在下合圆盘（8）底端，三个支撑腿（34）等间距向下穿过支撑圆盘（33）与地面相抵。

5.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，旋转驱动机构（37）包括电机（38）、主动轮（39）和齿圈（40），电机（38）固定安装在支撑圆盘（33）下端，电机（38）输出轴向上穿过支撑圆盘（33）与主动轮（39）固连，主动轮（39）与齿圈（40）相啮合，齿圈（40）同轴心活动套设在下合圆盘（8）上端，齿圈（40）上成型有环形限位凸缘（41），下合圆盘（8）上成型有与环形限位凸缘（41）相匹配的环形限位凹槽（10）。

6.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，摄像头（36）支架包括方杆套（43）、方型杆（44）、锁紧栓（45）、下固定件（46）和上固定件（47），下固定件（46）固定安装在齿圈（40）上端，方型杆（44）与下固定件（46）固定连接，方杆套（43）活动套接于方型杆（44）上，锁紧栓（45）穿过方杆套（43）与方型杆（44）相抵，上固定件（47）与方杆套（43）实心的一端固定连接，上固定件（47）上端固定安装有摄像头（36）。

7.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，气压送泥机构（48）还包括导泥管（49），导泥管（49）呈竖直状态设置，导泥管（49）一端与空压源固定连接，另一端与透明管（50）固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，流动检测组件（51）还包括传感器支架（53），传感器支架（53）包括可调支架（54）、两个垫片管架（56）和四个锁紧垫片（57），两个垫片管架（56）同轴心套设在透明管（50）上，可调支架（54）铰接于两个垫片管架（56）下方，两个光栅传感器（52）与垫片管架（56）衔接处设置有四个连接块（55），四个锁紧垫片（57）两两一组，每组中的两个锁紧垫片（57）呈对称状态设置于垫片管架（56）两侧，并且每个锁紧垫片（57）均与连接块（55）紧密贴合。

9.根据权利要求2所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于，快拆连接销（11）包括台阶销轴（12）、固定锁紧圈（17）、活动锁紧圈（18）和四个弓形弹性条（14），台阶销轴（12）直径较细的一端成型有四个条形滑槽（13），四个弓形弹性条（14）设置在四个条形滑槽（13）中，弓形弹性条（14）成型有环形凸缘（15）和延伸插杆部（16），成型有穿孔的延伸插杆部（16）与条形滑槽（13）固定连接，末端弯折的延伸插杆部（16）与条形滑槽（13）滑动紧贴，固定锁紧圈（17）固定套设在成型有穿孔的延伸插杆部（16）外侧，活动锁紧圈（18）活动套设在末端弯折的延伸插杆部（16）外侧。

10.一种高渗透性地层泥浆配比实验装置的方法，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种高渗透性地层泥浆配比实验装置，其特征在于， 具有边缘提取算法的渗透检测组件（35） 工作时的具体步骤为：

S1，首先将摄像头（36）调整至正投于第一透明圆柱筒（3）下方的位置，并且高度等于沉淀后地层加泥层的总高度；

S2，沉淀分层，在往第一透明圆柱筒（3）中注入泥浆后，由于下部分地层具有过滤性，泥浆中的水分与小颗粒沉淀物会通过地层往下渗透，经过沉降后，地层表面会形成大颗粒沉淀物形成的泥层，地层上半部会形成小颗粒沉淀物沉降的过渡层；

S3，由于泥浆内部各个位置的颗粒物大小分布不均，则应对比拍摄360°全角度泥层与泥浆渗透层的照片来综合计算，则渗透检测组件（35）经程序控制，会在一定时间后绕第一透明圆柱筒（3）一周，以出发点为0°，则分别在0°、90°、180°、270°四个位置拍摄一组照片，在实验沉淀的过程中，拍摄若干组照片进行综合分析；

S4，拍摄出的每张照片，程序算法需识别出地层、泥层和泥浆渗透层之间的分界线，最终根据泥浆渗透层在地层中的占比以及泥层的厚度来判断泥浆渗透性，而后以同样算法来提取若干组照片中的信息，实际计算过程及误差需要实验人员根据不同配比的泥浆进行适当的调整。

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