[發(fā)明專利]一種模擬盾構(gòu)地下對(duì)接的注漿加固試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110523376.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN113310849B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳星欣;何明高;尹清鋒;王春河;程躍勝;莊全貴;施燁輝;郭力群;程荷蘭;張海榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué);中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司;福州地鐵集團(tuán)有限公司;南京坤拓土木工程科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00;G01J5/48
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

1.一種模擬盾構(gòu)地下對(duì)接的注漿加固試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于包括模型箱、第一盾構(gòu)機(jī)、第二盾構(gòu)機(jī)、第一注漿系統(tǒng)及第二注漿系統(tǒng)；所述第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)均依次包括盾尾、中盾、前盾、氣閘及刀盤；所述第一盾構(gòu)機(jī)與第二盾構(gòu)機(jī)同軸設(shè)置，且所述第一盾構(gòu)機(jī)的刀盤與所述第二盾構(gòu)機(jī)的刀盤間隔距離相對(duì)設(shè)置；

所述第一注漿系統(tǒng)包括第一空壓機(jī)、第一輸壓管、第一壓力表、第一儲(chǔ)存罐及第一注漿管；所述第二注漿系統(tǒng)包括第二空壓機(jī)、第二輸壓管、第二壓力表、第二儲(chǔ)存罐及第二注漿管；所述第一輸壓管的兩端分別連通所述第一空壓機(jī)及第一儲(chǔ)存罐，所述第一壓力表與所述第一儲(chǔ)存罐連接，所述第一儲(chǔ)存罐連通所述第一注漿管；所述第二輸壓管的兩端分別連通所述第二空壓機(jī)及第二儲(chǔ)存罐，所述第二壓力表與所述第二儲(chǔ)存罐連接，所述第二儲(chǔ)存罐連通所述第二注漿管；所述第一注漿管由所述第一盾構(gòu)機(jī)伸入至所述第一盾構(gòu)機(jī)與第二盾構(gòu)機(jī)之間，所述第二注漿管由所述第一盾構(gòu)機(jī)伸入至所述第二盾構(gòu)機(jī)的上方；

還包括水平滲流模擬裝置，所述水平滲流模擬裝置包括第三空壓機(jī)、第三輸壓管、第三儲(chǔ)存罐、多通閥、軟管及廢液收集箱；所述第三輸壓管的兩端分別連通第三空壓機(jī)及第三儲(chǔ)存罐，所述第三儲(chǔ)存罐連接有第三壓力表；所述第三儲(chǔ)存罐通過多通閥連接有多個(gè)軟管；所述軟管連接廢液收集箱；

還包括監(jiān)測(cè)裝置，所述監(jiān)測(cè)裝置包括質(zhì)子熱成像探測(cè)儀、土壓傳感器、濁液儀和應(yīng)變片；

所述模型箱內(nèi)放置有所述第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)；所述模型箱的四周由有機(jī)玻璃板和金屬邊框構(gòu)成；所述有機(jī)玻璃板之間通過金屬邊框連接；所述模型箱四周的有機(jī)玻璃板上設(shè)置有多個(gè)水平滲流模擬孔洞；

所述質(zhì)子熱成像探測(cè)儀包括電磁波發(fā)射接收天線、數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換裝置及成像顯示器；所述電磁波發(fā)射接收天線連接數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換裝置，所述數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換裝置連接所述成像顯示器；

所述第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)的刀盤與前盾之間還依次設(shè)置有第二封閉門及第一封閉門；所述第一封閉門的不同高度處分別設(shè)置有土壓傳感器；所述第一封閉門、刀盤及前盾、中盾及盾尾組成土倉(cāng)室，所述土壓傳感器用于檢測(cè)土倉(cāng)室內(nèi)的不同高度處的土壓力值；

所述濁液儀用于檢測(cè)廢液渾濁程度，通過廢液渾濁程度反映注漿加固液體被滲流裹挾運(yùn)移的程度；應(yīng)變片布置在第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)側(cè)面上，用來監(jiān)測(cè)第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部構(gòu)件被拆除后盾殼的應(yīng)力和變形；

所述刀盤具體包括多個(gè)輻條板及面板；所述刀盤的中心設(shè)置有一中心塊；所述輻條板以所述中心塊為中心沿旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布；所述面板以所述中心塊為中心沿旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布；所述輻條板及面板之間間隔設(shè)置；

所述第一儲(chǔ)存罐內(nèi)設(shè)置有由水玻璃和磷酸溶液混合的第一注漿液，所述第二儲(chǔ)存罐內(nèi)設(shè)置有由水玻璃和水泥漿混合的第二注漿液；

所述第一盾構(gòu)機(jī)與第二盾構(gòu)機(jī)之間間隔0.25m；

所述第一注漿管由所述第一盾構(gòu)機(jī)伸入至與所述第一盾構(gòu)機(jī)的刀盤間隔0.1m的位置，所述第二注漿管由所述第一盾構(gòu)機(jī)伸入至所述第二盾構(gòu)機(jī)的上方且與所述第一盾構(gòu)機(jī)的水平距離間隔0.4m的位置；

步驟一，安裝盾構(gòu)對(duì)接模擬裝置；在模型箱底部鋪設(shè)土體，土體高度為0.62m，土體的頂面與兩側(cè)有機(jī)玻璃板的水平滲流模擬孔洞的底邊相切；然后進(jìn)行第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)的安裝，第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部各構(gòu)件通過焊接的方式連接起來，第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)的中間間隔距離設(shè)置為0.25m，對(duì)接水平偏差和垂直偏差設(shè)置為20mm；

步驟二，施加初始地應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)：在模型箱內(nèi)繼續(xù)鋪設(shè)土體以模擬施加在第一盾構(gòu)機(jī)及第二盾構(gòu)機(jī)上的自重應(yīng)力，然后在土體頂面注水加壓以模擬海水產(chǎn)生的豎向滲流場(chǎng)；同時(shí)，通過往左側(cè)有機(jī)玻璃板的水平滲流模擬孔洞內(nèi)注水加壓以模擬順注漿加固漿液流動(dòng)方向的水平滲流；在模型箱右側(cè)布置有多個(gè)廢液收集箱，每隔2min定時(shí)收集箱內(nèi)廢液，并通過濁液儀分析其渾濁度以判斷漿液流失量；

步驟三，進(jìn)行注漿加固：注漿時(shí)往漿液中摻入鐵粉，中盾至刀盤前0.1m以內(nèi)注第一注漿液，刀盤前0.1m至0.4m注第二注漿液；注漿實(shí)行以壓力控制為主，以注漿量控制為輔，即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，即可停止注漿；同時(shí)，在距離模型箱前面玻璃板1m位置處布置有一試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)上放置的質(zhì)子熱成像儀通能夠?qū)ψ{加固液體擴(kuò)散范圍實(shí)時(shí)3D成像；

步驟四，拆除盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部構(gòu)件：首先進(jìn)行泄壓開倉(cāng)，然后依次拆除第二封閉板、第一封閉板和刀盤；拆除面板和輻條時(shí)遵循對(duì)稱拆除的原則，分區(qū)域進(jìn)行割除。