[發明專利]一種泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置及測定方法

在審

• 申請號: 201911293901.3
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110895233A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 方勇;崔建;劉鵬程;劉方;徐公允;張尚達;王凱;陳爽;何川
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中鐵工程設計咨詢集團有限公司;中鐵十四局集團大盾構工程有限公司
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N15/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置，其特征在于，包括滲透筒（7）、空壓機（1）和電動機（16）；滲透筒（7）頂部設有上蓋板（6），底部設有下蓋板（9），內部從下到上依次設置有滲透墊板（8）、濾層（20）、地層（21），以及刀盤（14）和泥漿（22）；

上蓋板（6）上設有進氣閥（2）、調壓閥（3）、進漿閥（4）、氣壓表（5）和頂部預留孔； 進氣閥（2）和空壓機（1）通過壓力輸送管相連接，用于向滲透筒（7）提供氣壓，并通過調壓閥（3）及氣壓表（5）調節氣壓，進漿閥（4）用于將泥漿加入滲透筒（7）內； 刀盤（14）通過穿過頂部預留孔的刀盤連接桿（15）連接到電動機（16）的輸出端；刀盤連接桿（15）上設有扭矩傳感器（17），實時監測刀盤（14）扭矩以及調節轉速；

下蓋板（9）上設有底部預留孔和出水閥（10），滲透墊板（8）底部設置的滲透墊板支撐桿穿過底部預留孔抵靠于位于下蓋板（9）下方的千斤頂（13）的施力端，通過千斤頂（13）對滲透墊板（8）施加頂進力；出水閥（10）通過軟管與量筒（11）相連，量筒（11）下方設有電子秤（12），對滲流量數據進行監測。

2.根據權利要求1所述的泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置，其特征在于，所述滲透筒（7）為有機玻璃圓柱筒，其與上蓋板（6）及下蓋板（9）間通過設置高分子橡膠圈進行密封。

3.根據權利要求1所述的泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置，其特征在于，所述滲透墊板（8）為打孔不銹鋼板，其與滲透筒（7）間通過設置高分子橡膠圈進行密封。

4.根據權利要求1所述的泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置，其特征在于，所述刀盤（14）為面板輻條式刀盤。

5.根據權利要求1所述的泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置，其特征在于，還包括試驗穩定架（18），由鋼板和鋼柱制成，用于固定和穩定試驗裝置各部件。

6.一種采用權利要求1所述泥水平衡盾構泥漿動態滲透成膜試驗裝置的泥漿動態成膜質量測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：制備泥漿、地層和濾層材料；

步驟2：依次將濾層材料和地層材料放入滲透筒內的滲透墊板上，夯實并封閉系統；

步驟3：從滲透筒下蓋板上的出水閥緩慢注入清水，從底部向上緩慢滲透，至水量高于地層，且地層中清水飽和；

步驟4：打開出水閥，將水面降至與地層表面同一高度，出水閥；利用導流管將配好的泥漿從進漿閥口注入滲透筒中地層上方，至預定高度；

步驟5：采用空壓機進行分級加氣壓荷載，使泥漿在每級壓力作用下充分的完成成膜過程；

步驟6：靜置至不再有水濾出，打開電動機使刀盤轉動，有部分水濾出，不再有水濾出后，關閉電動機停止刀盤轉動，進行下一級加壓；重復此過程多次；

步驟7：從壓力加載開始計時，同步收集和測量泥漿滲透濾失量，并觀察記錄泥膜的形成過程和滲透距離；

步驟8：分別對各級壓力下泥膜的形成過程和滲透距離及滲流量數據進行監測，通過對滲透距離及滲流量數據和不同壓力大小的分析，測定靜態成模情況下壓力與時間、濾液的關系；

分別對各級壓力下的刀盤轉動情況和滲流量數據進行監測，通過對滲流量數據和不同壓力及刀盤轉動情況的分析，測定動態成模質量與加載壓力及刀盤轉動情況的關系。

7.根據權利要求6所述的泥漿動態成膜質量測定方法，其特征在于，所述制備泥漿的過程為：根據泥水平衡盾構工程實踐，選取跟模型試驗地層相適應的泥漿配比，按照該配比稱取清水倒入攪拌桶中，邊攪拌邊加入膨潤土，先利用膨潤土和清水組成基礎漿液，再加入粉土來調節泥漿的比重和粘度，加入熒光粉來調節泥漿的顏色以便觀察，充分攪拌均勻靜置一段時間，讓泥漿充分反應。