[發(fā)明專利]高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810728471.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109060526A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志強(qiáng);馮東林;于有強(qiáng);馬晨峰;綦得強(qiáng);湯新穎;張文濤;李恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);中交路橋北方工程有限公司;中交路橋建設(shè)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N15/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

1.一種高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：該裝置包括實(shí)驗(yàn)主體和加壓系統(tǒng)；

實(shí)驗(yàn)主體包括實(shí)驗(yàn)筒體（1）、實(shí)驗(yàn)筒體頂部的橫杠（4）、上透水鐵板（10）和下透水鐵板（13）；橫杠（4）固定設(shè)置在實(shí)驗(yàn)筒體（1）的頂部，上透水鐵板（10）和下透水鐵板（13）設(shè)置在實(shí)驗(yàn)筒體（1）內(nèi)，下透水鐵板（13）設(shè)置在實(shí)驗(yàn)筒體（1）的底部，上透水鐵板（10）設(shè)置在下透水鐵板（13）上方，上透水鐵板（10）和下透水鐵板（13）之間形成容納實(shí)驗(yàn)土體（2）的空間；

在實(shí)驗(yàn)筒體（1）的側(cè)壁自上而下分別設(shè)置有第一出水口閥門（15）、第二出水口閥門（17）、第三出水口閥門（19）和筒最底部進(jìn)水口閥門（21）；

在實(shí)驗(yàn)筒體（1）的上方通過(guò)電磁鐵（7）固定有位移計(jì)（8），位移計(jì)8的探測(cè)端放在上透水鐵板（10）頂部；

加壓系統(tǒng)設(shè)置在上透水鐵板（10）與頂部的橫杠（4）之間，為上透水鐵板（10）下方的實(shí)驗(yàn)土體（2）加壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：實(shí)驗(yàn)筒體（1）的內(nèi)壁設(shè)置有刻度尺（9）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：加壓系統(tǒng)為千斤頂（6），千斤頂（6）的上端連接橫杠（4），使其上端固定；千斤頂（6）的下端頂觸上透水鐵板（10）；

千斤頂（6）與上透水鐵板（10）之間設(shè)置有荷載傳感器（14）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：上透水鐵板（10）包括筒柱（25）和設(shè)置在筒柱（25）底部的帶有透水孔的底盤（24），千斤頂（6）的底部伸進(jìn)筒柱（25）內(nèi)，底盤（24）使用時(shí)頂住實(shí)驗(yàn)土體（2），位移計(jì)8的探測(cè)端放在筒柱（25）上端。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：下透水鐵板（13）包括底托（27）和設(shè)置在底托（27）上端的帶有透水孔的透水托板（26），底托（27）與實(shí)驗(yàn)筒體（1）底部接觸，使用時(shí)透水托板（26）拖住實(shí)驗(yàn)土體（2），筒最底部進(jìn)水口閥門（21）連通至透水托板（26）下部的空間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：透水托板（26）的上方設(shè)置有透水紗布（12），使用時(shí)，實(shí)驗(yàn)土體（2）設(shè)置在透水紗布（12）上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：第一出水口閥門（15）處連接輸水橡膠軟管（16），并將軟管出口放置在集水池（24）中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：第二出水口閥門（17）和第三出水口閥門（19）處分別設(shè)置有第二水壓力傳感器（18）和第三水壓力傳感器（20）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：進(jìn)水口閥門（21）處設(shè)置有進(jìn)水口壓力傳感器（22）；進(jìn)水口閥門（21）通過(guò)輸水橡膠管（23）連通至水泵（3）。

10.利用權(quán)利要求1所述的高滲透砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)裝置所實(shí)施的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

a、將第一出水口閥門（15）、第二出水口閥門（17）、第三出水口閥門（19）和筒最底部進(jìn)水口閥門（21）安裝好并且先讓閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，并接上筒體第二和第三出水口連接的第二水壓力傳感器（18）、第三水壓力傳感器（20）和筒體底部進(jìn)水口的進(jìn)水口壓力傳感器（22），在進(jìn)水口處用橡膠管連接好水泵（3），在位于筒體最上部的出水口處連接輸水橡膠軟管（16），并將軟管出口放置在集水池（24）中，將下透水鐵板（13）放入實(shí)驗(yàn)筒體的底部，并鋪設(shè)好透水紗布（12），然后開(kāi)始分層填裝實(shí)驗(yàn)土體（2），填裝完畢后打開(kāi)水泵（3）使土體達(dá)到飽和，在土體上放置上透水鐵板（10），在上透水鐵板（10）的空心圓柱筒柱（25）內(nèi)依次放置荷載傳感器（14）和千斤頂（6），再將千斤頂（6）的上部嵌入橫杠（4）的千斤頂位置固定凹槽（5）中，最后用電磁鐵(7將位移計(jì)（8）固定好，將位移計(jì)（8）的探測(cè)端放在上透水鐵板（10）頂部，調(diào)試完數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后就可以打開(kāi)水泵（3）保持一定水壓，使得上透水鐵板（10）以上的水面與出水口持平時(shí)，進(jìn)行不加壓下的常水頭滲透實(shí)驗(yàn)；

b、使用千斤頂（6）對(duì)土體（2）進(jìn)行加壓，通過(guò)其下部的荷載傳感器（14）來(lái)測(cè)得此時(shí)壓力值，在某一壓力值下土體（2）產(chǎn)生固結(jié)現(xiàn)象，通過(guò)位移計(jì)（8）采集的位移數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)得固結(jié)程度，此時(shí)打開(kāi)水泵（3）保持一定水壓，進(jìn)行加壓狀態(tài)下的常水頭側(cè)限固結(jié)滲透實(shí)驗(yàn)；

c、保持千斤頂（6）的加壓狀態(tài)，逐漸增大水泵（3）的水壓，直到上透水鐵板（10）的上部水層產(chǎn)生較多氣泡，記錄此時(shí)進(jìn)水口壓力傳感器（22）的水壓力值，此壓力值為水流擊穿實(shí)驗(yàn)土體的臨界水壓力。