[發明專利]一種泥漿滲透成膜實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201910504010.1
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110186804A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 王偉山;傅樂峰;肖曉春;李磊
• 申請（專利權）人: 上海三瑞高分子材料股份有限公司;上海隧道工程有限公司
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅

本發明涉及一種泥漿滲透成膜實驗裝置及方法，其裝置包括筒體、法蘭蓋板及密封墊圈，所述筒體體身上自上而下依次設有進漿閥、排漿閥及排水閥，筒體體身上設有透視窗；所述法蘭蓋板上設有進氣閥、安全閥及壓力表；法蘭蓋板與筒體通過螺栓連接，密封墊圈設于法蘭蓋板與筒體連接處。通過該裝置進行泥漿滲透成膜實驗，能夠觀察不同壓力、不同地層情況下泥漿的滲透成膜過程，并可依據實驗過程中記錄失水量、過濾速度、泥膜厚度等數據和分析得出有效的結論，以指導實際盾構施工項目。

技術領域

本發明涉及隧道及地下工程實驗儀器技術領域，尤其涉及一種泥漿成膜實驗裝置及方法。

背景技術

泥水平衡式盾構施工中開挖面的穩定主要是通過泥水艙中帶壓力的泥水來平衡開挖面處的水土壓力。為了維持開挖面的穩定，泥水盾構中對泥漿漿液的功能有如下要求：（1）通過泥水壓力來平衡土壓力和水壓力；（2）為使泥水壓力能夠有效地作用在開挖面上，需在開挖面處形成具有一定結構特性的泥膜；（3）對于具有透水性的開挖地層，由于泥水的滲透，提高了開挖面附近土體的自立性。

泥膜作為一種隔水材料和傳力介質，其形成主要受到開挖土體、泥漿和施工參數三者的共同作用。但由于施工條件和監測手段的限制，在施工現場無法通過有效的手段來判斷泥膜的形成過程和泥膜自身的特性，所以目前關于泥膜的形成及其性能的研究工作大都是在實驗室內完成的。為更好地模擬盾構施工過程中泥膜的形成，如何提高室內模擬裝置的復雜地層結構、壓力范圍等適應性，是非常必要的。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題而提出的一種泥漿滲透成膜實驗裝置及方法，旨在解決復雜地層結構、高壓力環境下泥膜支護機理的研究，為泥水盾構工程提供更切實際的指導。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種泥漿滲透成膜實驗裝置，特點是：該裝置包括筒體、法蘭蓋板及密封墊圈，所述筒體體身上自上而下依次設有進漿閥、排漿閥及排水閥，筒體體身上設有透視窗；所述法蘭蓋板上設有進氣閥、安全閥及壓力表；法蘭蓋板與筒體通過螺栓連接，密封墊圈設于法蘭蓋板與筒體連接處。

所述筒體為圓柱形金屬筒體；法蘭蓋板為法蘭金屬蓋板；密封墊圈為石墨密封墊圈。

一種采用上述裝置的泥漿滲透成膜實驗方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：填土

打開實驗裝置的法蘭蓋板，旋緊排水閥，筒體內放置4-5cm的砂濾層；稱取實驗用土放置在砂濾層上方并分層夯實；

步驟2：飽和土體

將實驗用水加入土體中，并打開排水閥，然后蓋上法蘭蓋板并確保法蘭蓋板和筒體之間密封；通過進氣閥對筒體內進行加壓，使土體在0.1-1.2MPa壓力下飽和；

步驟3：注漿

關閉排漿閥和排水閥，打開注漿閥將泥漿快速注入筒體內；

步驟4：加壓

注漿完畢，關閉注漿閥；打開進氣閥調整筒體內的氣壓至0.1-1.2MPa壓力，該壓力數據由法蘭蓋板上的壓力表讀?。?/p>

步驟5：實驗記錄

待筒體內氣壓至設定壓力時，打開排水閥；通過側窗觀察泥膜的形成過程并記錄濾液質量即失水量，直至過濾速度穩定；

步驟6：后續處理

關閉進氣閥，緩慢打開注漿閥釋放筒體內氣壓；待筒體內氣壓達到空氣壓后，打開法蘭蓋板，取出泥膜并測量厚度；其中：

所述失水量的記錄：泥漿在筒體中向土體滲透的過程中，于筒體內底端采用玻璃皿收集濾液，將玻璃皿置于電子天平上，每2min記錄一次失水量，以克(g)表示，直至三次測量結果相差在0.1g以內即認為泥膜已形成；