[發明專利]一種盾構土體改良泡沫穩定性評價裝置及評價方法

有效

• 申請號: 201610261686.9
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105717261B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 劉世偉;冷先倫;盛謙;李健賀;周興濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及一種泡沫穩定性評價裝置及評價方法，特別適用于土壓平衡盾構土體改良中泡沫穩定性的測試與評價，屬于巖土工程技術領域。

技術背景

發泡劑是進行土體改良的重要添加劑，尤其是在盾構隧道土體改良的施工中得到廣泛的應用。發泡劑產生的泡沫穩定性對土體的改良效果具有重要的影響，是評價泡沫劑好壞的重要指標，一般而言土體改良泡沫的穩定性越好，在開挖或渣土排放的施工效果越好。盾構在施工過程中土倉內的土壓力對泡沫性的穩定性能具有重要的影響，在現有的相關發明，如“CN204286980U負載作用下渣土-泡沫混合物中泡沫消散性能測定裝置”中采用機械加壓的辦法來模擬土艙內土壓力，然而機械加壓方式不能準確的進行壓力控制，因此試驗過程中產生的誤差相對較大。因此研究一種有效模擬盾構施工中土倉內土壓力狀況，且簡單易行、控制方便的泡沫穩定性評價裝置顯得格外重要，通過該裝置按照一定的方法步驟測定的泡沫穩定性對提高盾構土體的改良效果具有重要的意義。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種盾構土體改良泡沫穩定性評價裝置及評價方法，該裝置能夠有效的完成模擬土倉壓力影響下泡沫的穩定性的測試試驗，為盾構施工中的土體改良提供有力的施工依據。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種盾構土體改良泡沫穩定性評價裝置，所述的評價裝置由封閉式檢測箱、泡沫收集器、析液片、析出液收集器和三角架組成；所述的三腳架設置在封閉式檢測箱內中心位置，析出液收集器位于三腳架下方中心位置處，泡沫收集器置放在三腳架上方，泡沫收集呈漏斗狀，泡沫收集器的出液口位于析出液收集器內，析液片位于泡沫收集器的出液口上方，封閉式檢測箱上分別設置有泡沫入口、進氣口和壓力自動控制閥，泡沫入口位于封閉式檢測箱頂部，泡沫入口處設有控制開關，泡沫收集器的出液口的中心、泡沫入口的中心和析出液收集器的中心位于同一條垂線上，進氣口位于封閉式檢測箱側壁下方處，壓力自動控制閥位于封閉式檢測箱頂部。

所述的封閉式檢測箱和析出液收集器為透明材料。

所述的析液片為雙層金屬網，金屬網篩的目數不小于50目。

所述的析出液收集器的量程不小于100ml，精度不低于1ml。

盾構土體改良泡沫穩定性評價方法按以下步驟進行：

a將析液片置于泡沫收集器出液口上方，泡沫收集器放置在三角支架上，析出液收集器置于三角支架中心位置，泡沫收集器的出液口伸入析出液收集器內，調節三角架，使其處于水平。

b待上述裝置準備完畢后，打開控制開關，將連續生成的盾構土體改良使用的泡沫經泡沫入口收集在泡沫收集器內。

c待盾構土體改良泡沫收集完畢，關閉控制開關，調整壓力自動控制閥至壓力值p，通過進氣口對封閉式檢測箱內充入空氣加壓，直至壓力自動控制閥自動打開后，停止充氣。

d啟動秒表，讀取并記錄秒表時間t₀和析出液收集器內液體的體積v₀；

e經過△t時間間隔后，讀取并記錄秒表時間t₁和析出液收集器內液體的體積v₁。

f重復e步驟，并讀取和記錄時間t_i和析出液收集器內液體體積讀數v_i，直至泡沫收集器內泡沫完全消散，得出多組數據。

g計算出讀取每組數據的累積用時間T_i和所對應的累積析出的液體體積V_i，累積用時間T_i和累積析出的液體體積V_i的計算公式如下：

T_i＝t_i-t₀(式1)

V_i＝v_i-v₀(式2)

h依據得出的多組(T_i，V_i)繪制V-T曲線，按相關系數R²對曲線進行擬合得到泡沫在消散時的排液體積V-時間T的關系曲線。

i做V-T曲線的水平漸近線與縱軸相交,讀取該交點坐標值(0,V_t)。

j做y＝1/2V_t水平線與V-T曲線相交,讀取該點坐標值(t,1/2V_t),則該條件下的泡沫半衰期為T_1/2＝t。

k重復步驟b～j，測出相同條件下的泡沫半衰期3～4組，求平均值。