[发明专利]一种盾构土体改良泡沫稳定性评价装置及评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫稳定性评价装置及评价方法，特别适用于土压平衡盾构土体改良中泡沫稳定性的测试与评价，属于岩土工程技术领域。

技术背景

发泡剂是进行土体改良的重要添加剂，尤其是在盾构隧道土体改良的施工中得到广泛的应用。发泡剂产生的泡沫稳定性对土体的改良效果具有重要的影响，是评价泡沫剂好坏的重要指标，一般而言土体改良泡沫的稳定性越好，在开挖或渣土排放的施工效果越好。盾构在施工过程中土仓内的土压力对泡沫性的稳定性能具有重要的影响，在现有的相关发明，如“CN204286980U负载作用下渣土-泡沫混合物中泡沫消散性能测定装置”中采用机械加压的办法来模拟土舱内土压力，然而机械加压方式不能准确的进行压力控制，因此试验过程中产生的误差相对较大。因此研究一种有效模拟盾构施工中土仓内土压力状况，且简单易行、控制方便的泡沫稳定性评价装置显得格外重要，通过该装置按照一定的方法步骤测定的泡沫稳定性对提高盾构土体的改良效果具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种盾构土体改良泡沫稳定性评价装置及评价方法，该装置能够有效的完成模拟土仓压力影响下泡沫的稳定性的测试试验，为盾构施工中的土体改良提供有力的施工依据。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种盾构土体改良泡沫稳定性评价装置，所述的评价装置由封闭式检测箱、泡沫收集器、析液片、析出液收集器和三角架组成；所述的三脚架设置在封闭式检测箱内中心位置，析出液收集器位于三脚架下方中心位置处，泡沫收集器置放在三脚架上方，泡沫收集呈漏斗状，泡沫收集器的出液口位于析出液收集器内，析液片位于泡沫收集器的出液口上方，封闭式检测箱上分别设置有泡沫入口、进气口和压力自动控制阀，泡沫入口位于封闭式检测箱顶部，泡沫入口处设有控制开关，泡沫收集器的出液口的中心、泡沫入口的中心和析出液收集器的中心位于同一条垂线上，进气口位于封闭式检测箱侧壁下方处，压力自动控制阀位于封闭式检测箱顶部。

所述的封闭式检测箱和析出液收集器为透明材料。

所述的析液片为双层金属网，金属网筛的目数不小于50目。

所述的析出液收集器的量程不小于100ml，精度不低于1ml。

盾构土体改良泡沫稳定性评价方法按以下步骤进行：

a将析液片置于泡沫收集器出液口上方，泡沫收集器放置在三角支架上，析出液收集器置于三角支架中心位置，泡沫收集器的出液口伸入析出液收集器内，调节三角架，使其处于水平。

b待上述装置准备完毕后，打开控制开关，将连续生成的盾构土体改良使用的泡沫经泡沫入口收集在泡沫收集器内。

c待盾构土体改良泡沫收集完毕，关闭控制开关，调整压力自动控制阀至压力值p，通过进气口对封闭式检测箱内充入空气加压，直至压力自动控制阀自动打开后，停止充气。

d启动秒表，读取并记录秒表时间t₀和析出液收集器内液体的体积v₀；

e经过△t时间间隔后，读取并记录秒表时间t₁和析出液收集器内液体的体积v₁。

f重复e步骤，并读取和记录时间t_i和析出液收集器内液体体积读数v_i，直至泡沫收集器内泡沫完全消散，得出多组数据。

g计算出读取每组数据的累积用时间T_i和所对应的累积析出的液体体积V_i，累积用时间T_i和累积析出的液体体积V_i的计算公式如下：

T_i＝t_i-t₀(式1)

V_i＝v_i-v₀(式2)

h依据得出的多组(T_i，V_i)绘制V-T曲线，按相关系数R²对曲线进行拟合得到泡沫在消散时的排液体积V-时间T的关系曲线。

i做V-T曲线的水平渐近线与纵轴相交,读取该交点坐标值(0,V_t)。

j做y＝1/2V_t水平线与V-T曲线相交,读取该点坐标值(t,1/2V_t),则该条件下的泡沫半衰期为T_1/2＝t。

k重复步骤b～j，测出相同条件下的泡沫半衰期3～4组，求平均值。