[發明專利]一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202210586852.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115184177A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 劉江濤;鐘小春;豐土根;張箭;張坤勇;鐘建玲;黃思遠;劉昶;易斌斌
• 申請（專利權）人: 中鐵（上海）投資集團有限公司;河海大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/24;G01N3/02;G01N1/36
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

1.一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，包括雙層圓柱形試驗筒，所述雙層圓柱形試驗筒通過圓柱形筒底蓋（4）實現底部密封，所述雙層圓柱形試驗筒的頂部開口，所述頂部開口處活動設置有圓柱形內筒頂蓋（3），所述圓柱形內筒頂蓋（3）的上表面連接有用于施加豎向壓力的電控千斤頂（5），所述雙層圓柱形試驗筒的筒內設置若干通電可控加熱棒（13）、若干無側限抗壓強度試樣模具（11）和若干直接剪切試樣模具（12）。

2.根據權利要求1所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述通電可控加熱棒（13）與控制器相連；所述通電可控加熱棒（13）、控制器和電控千斤頂（5）均由電源供電。

3.根據權利要求1所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述雙層圓柱形試驗筒包括圓柱形外筒（1）和圓柱形內筒（2），所述圓柱形筒底蓋（4）上表面設置有兩個同心圓式的用于插入所述圓柱形外筒（1）的底端的凹槽一（9）和用于插入所述圓柱形內筒（2）的底端的凹槽二（10）；所述圓柱形外筒（1）的頂端和所述圓柱形內筒（2）的頂端之間密封連接。

4.根據權利要求1所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，位于所述凹槽一（9）外側的所述圓柱形筒底蓋（4）上均勻分布有4根豎直設置的反力架豎桿（6），所述反力架豎桿（6）的頂端一體連接有螺紋桿，所述螺紋桿的直徑小于所述反力架豎桿（6）的直徑，所述電控千斤頂（5）的頂端連接于反力架十字架（7）的中心，所述反力架十字架（7）的末端均設置有用于貫穿所述螺紋桿的通孔，所述通孔的直徑小于所述反力架豎桿（6）的直徑，所述反力架十字架（7）穿過所述通孔后由反力架螺母（8）緊固。

5.根據權利要求4所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述電控千斤頂（5）包括殼體和位于所述殼體底端的伸縮頭，所述殼體的頂端與所述反力架十字架（7）相連，所述伸縮頭的底端與所述圓柱形內筒頂蓋（3）的上表面相連。

6.根據權利要求1所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述無側限抗壓強度試樣模具（11）為上下均開口的圓柱形管（16）。

7.根據權利要求1所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述直接剪切試樣模具（12）為雙層直接剪切試樣模具，所述雙層直接剪切試樣模具包括低于底層的金屬塊（14）和一體連接于所述金屬塊（14）頂端的環刀（15）。

8.根據權利要求7所述的一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗裝置，其特征在于，所述金屬塊（14）的材質包括鋁或鐵。

9.一種考慮高溫高壓的盾構刀盤結泥餅的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將雙層圓柱形試驗筒插入圓柱形筒底蓋（4）的凹槽一（9）和凹槽二（10）中，將填裝好土樣的無側限抗壓強度試樣模具（11）和直接剪切試樣模具（12）均勻放置在雙層圓柱形試驗筒的內部，并使用土樣填充其它空白區域，并壓實，直到土樣高出模具頂2-3cm，并壓實；同時將通電可控加熱棒（13）均勻插入土層中；

步驟二：將反力架十字架（7）穿過反力架豎桿（6）的頂端的螺紋桿，使圓柱形內筒頂蓋（3）與土層上表面相接觸，然后在反力架十字架（7）的上表面加裝反力架螺母（8）并緊固；電控千斤頂（5）對土層施加豎向壓力至某一設定值并維持；

步驟三：為通電可控加熱棒（13）通電并設定至某一設定的溫度；

步驟四：試驗持續至某一設定時間；

步驟五：斷電和泄壓后打開圓柱形內筒頂蓋（3），取出放入雙層圓柱形試驗筒中的無側限抗壓強度試樣模具（11）和直接剪切試樣模具（12）并脫模后，分別開展無側限抗壓強度和直接剪切強度測試；

步驟六：依據無側限抗壓強度和直接剪切強度判斷盾構刀盤發生結泥餅的概率和條件；步驟七：對土樣進行改良，重復步驟一至步驟六，直至確定了合適的渣土改良劑及其摻入量。