一种研究泥膜支护作用的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种研究泥膜支护作用的试验装置及方法，所述试验装置包括试验筒体，试验筒体的顶部设有顶盖，顶盖上设有进气口和压力表，试验筒体的侧壁上对称设有带刻度的视窗，试验筒体的侧壁上设有进浆口和溢流口，试验筒体的内部底部设有滤水层，试验筒体的底部设有排水口，排水口连通有滤水量测量装置，试验筒体的内部中心位置及试验筒体的内部侧壁上自上而下分别设有若干孔压传感器，孔压传感器连接有静态应变仪。本发明专利技术可以研究出泥水加压平衡盾构施工过程中泥膜的支护作用，可以为泥水加压平衡盾构实际施工提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种研究泥膜支护作用的试验装置及方法
本专利技术是涉及一种研究泥膜支护作用的试验装置及方法，属于隧道工程

技术介绍
在城市地铁隧道以及大型越江隧道的建设中，泥水加压平衡盾构因其优良的开挖支护能力而得以广泛应用。在泥水加压平衡盾构施工过程中：泥浆由盾构机挖掘舱流出渗入到开挖前方土体中，当泥浆压力大于地层中水土压力时，泥浆中的细颗粒成分通过地层间隙渗入到地层中；再加之泥浆中的黏土颗粒带负电荷，地层中颗粒带正电荷，使得泥浆中的泥土颗粒吸附在开挖面的表面，从而在开挖面前方形成一层厚度适中、致密性良好的泥膜。施工过程中，泥膜可以将来自泥浆的压力通过泥膜中的固体颗粒均匀地作用在开挖面土体上，进而可以起到支护维持开挖面稳定的作用，可有效防止开挖面变形、局部坍塌的发生。现有技术尚且停留在泥膜形成阶段的相关研究，对于泥膜形成之后，泥膜的支护作用尚未有研究。因此，泥膜的支护作用对泥水加压平衡盾构施工具有积极意义，有必要开发出一种可用于研究泥膜支护作用的试验装置及方法，以指导实际泥水加压平衡盾构施工。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种研究泥膜支护作用的试验装置及方法，以研究泥膜在泥水加压平衡盾构施工过程中的支护作用，为泥水加压平衡盾构施工提供实际指导。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种研究泥膜支护作用的试验装置，包括试验筒体，试验筒体的顶部设有可打开或关闭的顶盖，顶盖上设有进气口和压力表，进气口连接有气压供给装置，试验筒体的侧壁上对称设有带刻度的视窗，试验筒体的侧壁上设有进浆口和位于进浆口下方的溢流口，试验筒体的内部底部设有滤水层，试验筒体的底部设有排水口，排水口连通有滤水量测量装置，并且，试验筒体的内部中心位置及试验筒体的内部侧壁上自上而下分别设有若干孔压传感器，所述孔压传感器连接有静态应变仪。作为优选方案，试验筒体的内部可拆卸的设有竖直方向的隔板，所述隔板将试验筒体的内部空间对称分成两个试验空间，隔板的高度与溢流口的高度相适配。作为进一步优选方案，两个试验空间的试验筒体上分别对应设有进浆口、溢流口和排水口，进浆口、溢流口和排水口均相对于试验筒体的中心对称分布。作为进一步优选方案，试验筒体的内部侧壁上对称设有筒体凹槽，隔板通过筒体凹槽与试验筒体可拆卸连接，其中一侧的筒体凹槽上自上而下均匀设有若干孔压传感器。作为优选方案，试验筒体的内部中心位置设有竖直方向的立杆，立杆上自上而下均匀设有若干孔压传感器。作为进一步优选方案，试验筒体的内部可拆卸的设有两块竖直方向的隔板，隔板的一侧与立杆可拆卸连接，另一侧与试验筒体的内侧壁可拆卸连接。作为更进一步优选方案，所述立杆的两侧对称设有与隔板相适配的立杆凹槽，隔板通过立杆凹槽与立杆可拆卸连接。作为优选方案，所述试验筒体与顶盖之间设有密封圈。作为优选方案，所述滤水层的材质为透水石。作为优选方案，包括滤水导管，排水口通过滤水导管与滤水量测量装置相连通。作为优选方案，所述滤水量测量装置包括带计量刻度的滤水容器。作为优选方案，试验筒体的底部设有支座，支座的顶部为平面，支座的底部为向上的弧面。一种使用本专利技术所述的试验装置研究泥膜支护作用的试验方法，包括如下步骤：a)打开试验筒体顶部的顶盖，将试验土样放入试验筒体内，对试验土样进行振捣、压实并使其达到试验所需的高度位置；b)将试验用水加入试验筒体内以饱和试验筒体内的试验土样，试验土样饱和后，打开溢流口和排水口以排出多余水分，待水分排出完毕后，关闭溢流口和排水口；c)将试验泥浆通过进浆口加入试验筒体内，使试验泥浆慢慢覆盖于试验土样上方，直至其达到试验所需的高度位置，关闭进浆口，盖上顶盖，打开进气口和气压供给装置，通过气压供给装置对试验筒体内部进行气体加压，打开排水口，并从加压时开始计时，记录不同时间的压力表数值及对应的滤水量测量装置测得的滤水量直至滤水量的增加值稳定，此时，试验筒体内泥膜已经形成，泥膜形成后，关闭进气口和气压供给装置，停止加压，关闭排水口，通过试验筒体上视窗的刻度记录泥膜的厚度；d)泥膜形成稳定后，打开进气口和气压供给装置，继续对试验筒体进行气体加压，记录不同时间的压力表数值，并同时通过孔压传感器和静态应变仪记录孔隙水压力值；e)关闭进气口和气压供给装置，打开进浆口，待试验筒体内的气压达到空气压后，打开顶盖，清除试验土样，清洗装置即可。作为优选方案，所述步骤a)的操作如下：首先，在试验筒体的内部可拆卸的设有竖直方向的隔板，通过隔板将试验筒体的内部空间对称分成两个试验空间，分别为试验空间A和试验空间B，隔板的高度与溢流口的高度相适配；其次，准备两份不同的试验土样，分别为试验土样A和试验土样B，打开试验筒体顶部的顶盖，将试验土样A放入试验筒体内的试验空间A内，对试验土样A进行振捣、压实并使其达到试验所需的高度位置；接着，将试验土样B放入试验筒体内的试验空间B内，并且边加入试验土样B边缓慢平缓的抽离出隔板，使试验土样B与试验土样A充分接触，并且对试验土样B进行振捣、压实并使其达到试验所需的高度位置，且实验土样A和试验土样B的高度齐平。相较于现有技术，本专利技术的有益技术效果在于：采用本专利技术提供的试验装置可以模拟出泥水加压平衡盾构施工过程中泥膜的形成以及泥膜形成后泥水压力继续施加在泥膜上时泥膜后方土体中孔隙水压力的分布变化情况，从而研究出泥水加压平衡盾构施工过程中泥膜的支护作用，并以此为泥水加压平衡盾构实际施工提供指导，并且，本专利技术还具有结构简单，使用方便等优点，具有极强的实用价值。附图说明图1是本专利技术提供的一种研究泥膜支护作用的试验装置的前视图；图2是本专利技术提供的试验装置中的试验筒体的俯视图；图3是图1中沿着隔板轴线方向的剖面图；图4是图3中去掉隔板的示意图；图5是本专利技术提供的试验装置中的立杆与孔压传感器的连接示意图；图6是本专利技术提供的试验装置中的筒体凹槽与孔压传感器的连接示意图；图7是本专利技术提供的试验装置中的支座的截面图；图中标号示意如下：1、试验筒体；2、顶盖；3、进气口；4、压力表；5、视窗；6、进浆口；7、溢流口；8、滤水层；9、排水口；10、滤水量测量装置；11、孔压传感器；12、静态应变仪；13、隔板；14、筒体凹槽；15、立杆；16、立杆凹槽；17、滤水导管；18、支座；19、导线。具体实施方式以下将结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步清楚、完整地描述。实施例请结合图1至图7所示：本专利技术提供的一种研究泥膜支护作用的试验装置，包括试验筒体1，试验筒体1的顶部设有可打开或关闭的顶盖2，顶盖2上设有进气口3和压力表4，进气口4连接有气压供给装置(未显示)，试验筒体1的侧壁上对称设有带刻度的视窗5，试验筒体1的侧壁上设有进浆口6和位于进浆口6下方的溢流口7，试验筒体1的内部底部设有滤水层8，试验筒体1的底部设有排水口9，排水口9连通有滤水量测量装置10，并且，试验筒体1的内部中心位置及试验筒体1的内部侧壁上自上而下分别设有若干孔压传感器11，所述孔压传感器11连接有静态应变仪12。一种使用上述试验装置研究泥膜支护作用的试验方法，包括如下步骤：a)打开试验筒体1顶部的顶盖2，将试验土样放入试验筒体1内，对试验土样进行振捣、压实并使其达到试验所需的高度位置；b)将试验用水加入试验筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：包括试验筒体，试验筒体的顶部设有可打开或关闭的顶盖，顶盖上设有进气口和压力表，进气口连接有气压供给装置，试验筒体的侧壁上对称设有带刻度的视窗，试验筒体的侧壁上设有进浆口和位于进浆口下方的溢流口，试验筒体的内部底部设有滤水层，试验筒体的底部设有排水口，排水口连通有滤水量测量装置，并且，试验筒体的内部中心位置及试验筒体的内部侧壁上自上而下分别设有若干孔压传感器，所述孔压传感器连接有静态应变仪。

【技术特征摘要】
1.一种研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：包括试验筒体，试验筒体的顶部设有可打开或关闭的顶盖，顶盖上设有进气口和压力表，进气口连接有气压供给装置，试验筒体的侧壁上对称设有带刻度的视窗，试验筒体的侧壁上设有进浆口和位于进浆口下方的溢流口，试验筒体的内部底部设有滤水层，试验筒体的底部设有排水口，排水口连通有滤水量测量装置，并且，试验筒体的内部中心位置及试验筒体的内部侧壁上自上而下分别设有若干孔压传感器，所述孔压传感器连接有静态应变仪。2.根据权利要求1所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：试验筒体的内部可拆卸的设有竖直方向的隔板，所述隔板将试验筒体的内部空间对称分成两个试验空间，隔板的高度与溢流口的高度相适配。3.根据权利要求2所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：两个试验空间的试验筒体上分别对应设有进浆口、溢流口和排水口，进浆口、溢流口和排水口均相对于试验筒体的中心对称分布。4.根据权利要求2所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：试验筒体的内部侧壁上对称设有筒体凹槽，隔板通过筒体凹槽与试验筒体可拆卸连接，其中一侧的筒体凹槽上自上而下均匀设有若干孔压传感器。5.根据权利要求1所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：试验筒体的内部中心位置设有竖直方向的立杆，立杆上自上而下均匀设有若干孔压传感器。6.根据权利要求1所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：所述试验筒体与顶盖之间设有密封圈。7.根据权利要求1所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：还包括滤水导管，排水口通过滤水导管与滤水量测量装置相连通。8.根据权利要求1所述的研究泥膜支护作用的试验装置，其特征在于：试验筒体的底部设有支座，支座的顶部为平面，支座的底部为向上的弧面。9.一种使用权利要求1所述的试验装置研究泥膜支护作用的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：a)打开试验筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘陕南，王雪明，张洋，肖晓春，吴俊，汪磊，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31