[發明專利]針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202210765471.6
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN115200833B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王發民;沈理斌;曾垂剛;劉常利;張浩;楊振興;楊光明;李鳳遠;韓偉鋒;呂乾乾;翟乾智;熊擁軍;張繼超;孫飛祥;王利明
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;盾構及掘進技術國家重點實驗室
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 鄭州久信知識產權代理事務所(普通合伙) 41194
• 代理人: 靳錦

1.一種針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置，其特征在于：包括試驗土箱（5）、所述試驗土箱（5）的下方設置位移機構，所述試驗土箱（5）的上方設置實現頂部密封或開啟的加壓板（6），所述加壓板（6）上安裝加壓機構，所述試驗土箱（5）上對應的位置安裝測量機構，所述測量機構包括泥水控制部件、壓力檢測部件；所述加壓機構連接泵站（1）以實現加壓動力源，所述加壓板（6）上設泥漿管出口（13），所述試驗土箱（5）的底部設廢液管（14）入口；所述加壓板（6）安裝在試驗支架（4）上，所述試驗支架（4）上還設有加壓板（6）鎖定部件，所述加壓板（6）由可視化材料制成；

所述位移機構包括位于底部的工字鋼支架（18），安裝在工字鋼支架（18）上的至少跟固定軌（21）和一根限位規，所述固定軌（21）的上方滑動安裝移動軌（23），所述固定軌（21）和移動軌（23）間設有帶約束的移動副連接，還設有定位銷孔（22），所述試驗土箱（5）上設有4個固定耳（31），所述固定耳（31）與所述移動軌（23）間經由定位銷連接，所述限位規上設V型槽（24），試驗土箱（5）所連接的驅動元件（25）安裝在所述V型槽（24）內，所述驅動元件（25）包括動力電機（26），動力電機（26）輸出軸連接的驅動輪與所述限位規間設置摩擦輪（27）傳動或齒輪（28）齒條（29）傳動；

所述泥水控制部件包括泥漿桶（2）和積水桶（3），所述泥漿桶（2）的進水口連接調配成品泥漿，出口經由泥漿管出口（13）連通所述試驗土箱（5）內部，所述積水桶（3）的進口連通所述廢液管（14）的出口形成排水管道，所述排水管道上設有過濾節（15）；泥漿桶（2）和積水桶（3）上都設有氣流進出通道，所述氣流進出通道上設有電子調壓閥，所述壓力檢測部件包括土壓力傳感器（30），所述土壓力傳感器（30）的檢測端子處于所述試驗土箱（5）內，所述積水桶（3）內安裝水壓力傳感器；

所述加壓機構包括連接油路的油缸（7），油缸（7）的固定端安裝在試驗支架（4）上，油缸（7）的活塞端安裝加壓肋板（12）原件，加壓板（6）固定于所述加壓肋板（12）原件下方，所述加壓肋板（12）原件上還設有至少3個導套（20）塊，對應的導柱（8）安裝在所述試驗支架（4）上。

2.如權利要求1所述的針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置，其特征在于：所述加壓板（6）鎖定部件包括安裝在所述試驗支架（4）頂部的頂緊螺栓（9）。

3.如權利要求1所述的針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置，其特征在于：所述支架與所述加壓板（6）之間還設有摩擦力檢測部件，所述摩擦力檢測部件包括抬升電機（10）帶動的卷線（19）輪，所述卷線（19）輪的卷線（19）上設有牽拉式測力計。

4.如權利要求1所述的針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置，其特征在于：所述加壓板（6）的邊緣安裝有密封圈。

5.一種如權利要求1所述的針對盾構作業泥漿的多用途試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）提前配備泥漿：并靜置24h待其充分水化后，測試泥漿黏度、比重、PH，并記錄數據；

（2）土樣裝填和加壓：確保土樣裝填均勻，分層裝填并搗實，裝填至距試驗土箱（5）上口邊緣3cm以上，在土樣中距表面5到7cm位置安裝土壓力傳感器（30），啟動液壓油缸（7）通過加壓板（6）對土樣施加小于0.5MPa的壓力，土壓力傳感器（30）顯示的壓力達到試驗要求后停止加壓，通過活頂緊螺栓（9）固定好加壓板（6），保持土壓力恒定和加壓板（6）的定位；

（3）土樣筒側壁上有開孔：在積水桶（3）內安裝孔隙水壓力傳感器，試驗過程中采集試驗土箱（5）內水壓力變化數據，在土樣加壓過程中，保持積水桶（3）內壓力隨油缸（7）對土樣的加壓而同步增加；

（4）注漿加壓：將泥漿筒中的泥漿注入土樣筒中，設定好注漿壓力，每次試驗控制相同的注漿時間，或者控制相同的注漿量，時間相同或注漿量相同時停止注漿，注漿過程中時刻關注泥漿擴散半徑和擴散面積，通過擴散半徑和面積變化計算擴散速度；

（5）搜集泥漿擴散試驗結果：利用可視化的加壓板（6），測量泥漿注入后擴散的面積，作為泥漿擴散試驗的結果；

（6）泥漿減阻性能測試；在每次完成泥漿擴散試驗后，提起試驗土箱（5）上的加壓板（6），用記錄牽拉式測力計的拉力、步驟（5）中泥漿的擴散面積，進一步計算摩擦系數。