一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，应用于研究泥水盾构泥浆劈裂逸泥，包括圆柱形容器和上盖，所述圆柱形容器上部开口，连接上盖，下部固定，设有一针管；圆柱形容器装入泥浆，上盖在压力作用下做活塞式移动，泥浆从针管开孔处压出。此装置可在中三轴或者大三轴实验仪中开展不同泥浆在不同地层中进行泥浆劈裂逸泥试验。其优点如下：1）能够模拟地层真实的应力状态，再现泥浆劈裂逸泥过程；2）由于直接在目前的中三轴或者大三轴实验仪中嫁接了一个泥浆装置，使得泥浆劈裂逸泥试验成为可以大量开展试验。该试验装置将促进我国泥水盾构技术在跨江海盾构隧道施工安全顺利进行，具有广泛的应用前景。

A test device for mud splitting and mud escaping of slurry shield

【技术实现步骤摘要】
一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置
本专利技术是一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，属于实验装置开发

技术介绍
目前国内盾构法施工中，泥水盾构以其施工的优越性，特别是在高渗透性的砂土地层，泥水盾构在维持开挖面的稳定性方面以其特有的优势，在过江隧道建设中得到了广泛应用。泥水盾构施工成功的关键是在开挖面上形成高质量的泥膜，将泥浆的压力传递到开挖面上，确保开挖面的稳定。对于泥膜质量的好坏评价标准，目前主要还是根据渗滤量的多少来确定，而对于泥膜所能承受泥浆压力大小没有相关的研究成果。泥水盾构施工中，往往由于泥浆压力控制不当导致地层发生劈裂等破坏造成明显泥浆大量逃逸、压力失控、开挖面失稳事故。以往的关于盾构泥浆劈裂的实验大多通过室内大型模型试验、现场泥水盾构泥浆劈裂试验来开展的。此类试验耗资较大，控制的因素复杂，因此相关研究成果少而珍贵。目前开展的泥浆成膜试验主要模拟一维方向上的渗透成膜，由于地层受到周围约束作用，即使施加了很大的泥浆压力，泥浆也无法穿透泥膜和地层发生逃逸，因此无法用于泥浆劈裂逸泥试验。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，其目的在于针对现有技术存在的缺陷，在三轴仪中加入一种能够模拟在实际地层受力状态（三维应力状态）的泥浆渗透劈裂试验装置，此装置通过不断增加泥浆压力使泥浆穿透与地层中应力状态一致的土样发生劈裂逸泥现象，可用于确定泥水盾构浅埋施工时泥浆支护压力的上限，以避免发生逸泥、压力失控导致的开挖面坍塌事故。本专利技术的技术解决方案：一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，包括圆柱形容器和上盖，所述圆柱形容器上部开口，连接上盖，下部固定，设有一针管；圆柱形容器装入泥浆，上盖在压力作用下做活塞式移动，泥浆从针管开孔处压出。圆柱形容器上盖侧面设有橡胶密封圈。圆柱形容器上盖顶部设有加压支撑点。针管为横向开孔针管，针管侧面布设1-3圈圆形小孔，每圈圆形小孔布设2-6个小孔。圆柱形容器的直径与中三轴或者大三轴实验仪土样尺寸一致。圆柱形容器直径10.1cm，高8.0cm，侧壁厚1.0cm，上盖高3.0cm，针管长4.0cm。本专利技术的有益效果：1）基于室内中三轴或者大三轴试验设计的泥浆劈裂试验装置，便于泥浆劈裂试验简单、重复多次开展，成为了一种常规的土力学试验；2）基于室内中三轴或者大三轴试验设计的泥浆劈裂试验装置，因此可模拟地层真实的三向应力状态，试验能够反映泥水盾构泥浆劈裂逸泥的情况。附图说明附图1是泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置结构示意图。附图2是泥水盾构机在地层中的掘进过程简图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明泥水盾构机在施工的过程中，通过气压舱施加泥浆压力，泥水盾构施工原理如图2所示。泥浆压力通常大于地下水压力，泥浆向开挖面地层中渗透，而泥浆中的颗粒通常无法穿越地层滞留于开挖面从而形成泥膜。泥浆将泥浆压力传导到土颗粒上，从而能保证开挖面前方土体不发生坍塌。但是当泥浆压力过大则可能在开挖面前方地层中形成一条渗透通道，对地层产生劈裂，导致大量泥浆逸泥，泥浆舱中泥浆来不及补充，开挖面的泥水压力急剧下降导致开挖面的坍塌。因此，本专利技术基于以上思路，设计了一个基于中三轴或者大三轴实验仪的、能够模拟地层土体真实应力状态的泥浆劈裂试验装置。如附图2所示，一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，包括一圆柱形容器，上盖在压力作用下可发生类似活塞式移动，下盖固定，下接入一横向开孔针管。圆柱形容器装入泥浆，上盖在压力的作用下发生向下移动，泥浆从针管开孔处压出。圆柱形容器上盖活塞侧面设计了2-3圈的橡胶密封圈；下盖连接针管侧面可以布设1-3圈圆形小孔，每圈圆形小孔可布设2-6个；圆形容器的直径与中三轴或者大三轴实验仪土样尺寸一致。实施例1实验模具为有机玻璃制成的带圆形针筒的圆柱形容器，上部为有机玻璃活塞，活塞侧壁布设了2圈密封橡胶圈，防止在施加轴向压力时泥浆从有机玻璃活塞和圆柱形筒壁之间的缝隙中流出；下端细长针管采用不锈钢金属管制成，固定在下盖上，针管的四周对称布设了2层4个直径为2.0mm的孔洞。活塞高度为4.0cm，筒的高度为11.5cm，下端金属针管高度为3.5cm。试验过程中将泥浆导入到圆柱形泥浆室中，压入活塞与圆柱形筒壁上沿齐平，然后将金属针管插入下部已装好的土样中。模具的厚度均为1.0cm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，其特征是包括圆柱形容器和上盖，所述圆柱形容器上部开口，连接上盖，下部固定，设有一针管；圆柱形容器装入泥浆，上盖在压力作用下做活塞式移动，泥浆从针管开孔处压出。/n

【技术特征摘要】
1.一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，其特征是包括圆柱形容器和上盖，所述圆柱形容器上部开口，连接上盖，下部固定，设有一针管；圆柱形容器装入泥浆，上盖在压力作用下做活塞式移动，泥浆从针管开孔处压出。


2.根据权利要求1所述的一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，其特征是所述圆柱形容器上盖侧面设有橡胶密封圈。


3.根据权利要求1所述的一种泥水盾构泥浆劈裂逸泥试验装置，其特征是所述圆柱形容器上盖顶部设有加压支撑点。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟小春，韩月旺，叶文龙，朱超，魏代伟，朱东元，杜雪山，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32