[发明专利]一种室内测试泥膜渗透系数的装置及方法

说明书

本发明涉及一种室内测试泥膜渗透系数的装置及方法，包括泥浆渗透成膜机构以及泥膜渗透系数测量机构；泥浆渗透成膜机构用于泥浆渗透成膜；泥膜渗透系数测量机构包括变水头管、刻度尺以及供水瓶；变水头管的底部能与泥浆渗透成膜机构中泥浆渗透侧连通；刻度尺设于变水头管上；供水瓶的上部并列设有接水源管与排气管，排气管的底部高度高于接水源管的底部高度；供水瓶能与变水头管的底部连通，并能向变水头管中供水。其将变水头实验装置与泥浆渗透成膜装置相结合，渗透形成泥膜后直接用清水测量泥膜的渗透系数，使测试结果更为准确。

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道领域的实验方法，特别涉及一种室内测试泥膜渗透系数的装置及方法。该装置及方法能完成不同泥浆压力和不同地层条件下泥浆渗透成膜过程的模拟，并可直接利用室内变水头实验测量泥膜的渗透系数。该发明属于地下工程领域。

背景技术

近年来，随着我国隧道的大力建设，泥水盾构技术以其优良的压力控制模式、环保、快速、低扰动等优点，被广泛的应用于城市地铁和过江过河及海底隧道的建设中。盾构机在掘进时，需向地层中注入泥浆，使其在开挖面表面形成一层致密的泥膜，泥水压力作用在泥膜上用以平衡地层中水土压力，从而保持开挖面稳定。因此，施工中对泥膜的质量有着较高的要求，渗透系数是评价其质量的重要指标之一。由于盾构施工时地层条件较为复杂，会产生刀盘刀具过量磨损、刀盘结饼等问题，需要停机开舱检修。盾构停机常位于高水压、高透水性地层中，不满足常压开舱的施工条件，采用带压开舱技术进行检修。带压开舱检修需要泥膜具有良好的闭气性，在一定的气压条件下可以支护开挖面稳定，为开舱作业人员提供一个安全稳定的操作环境。由于泥膜闭气性与其渗透系数有关，因此，得出较为准确的泥膜渗透系数是十分必要的。

目前学术界通过室内泥浆渗透成膜过程中的滤水量来计算泥膜的渗透系数。此过程中，由于泥浆在不断地向泥膜及地层中渗透，使泥膜的性质不断变化，且泥浆颗粒会充填泥膜孔隙，难以测得准确的渗透系数。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为，一种室内测试泥膜渗透系数的装置及方法，其将变水头实验装置与泥浆渗透成膜装置相结合，渗透形成泥膜后直接用清水测量泥膜的渗透系数，使测试结果更为准确。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种室内测试泥膜渗透系数的装置，包括泥浆渗透成膜机构以及泥膜渗透系数测量机构；泥浆渗透成膜机构用于泥浆渗透成膜；泥膜渗透系数测量机构包括变水头管、刻度尺以及供水瓶；变水头管的底部能与泥浆渗透成膜机构中泥浆渗透侧连通；刻度尺设于变水头管上；供水瓶的上部并列设有接水源管与排气管，排气管的底部高度高于接水源管的底部高度；供水瓶能与变水头管的底部连通，并能向变水头管中供水。

作为本发明改进的技术方案，供水瓶通过细管与变水头管连通。

作为本发明改进的技术方案，细管上设有第三排水阀。

作为本发明改进的技术方案，还包括烧杯，烧杯设于有机玻璃柱底部，并位于第一排水阀出口处。

作为本发明改进的技术方案，泥浆渗透成膜机构包括有机玻璃柱、第一排水阀、法兰盘、空气压缩机、调压装置以及底座；有机玻璃柱的下端设于底座上，有机玻璃柱的底部从下向上依次设置有钢丝网与土工布；第一排水阀设于有机玻璃柱的底部；有机玻璃柱的顶端设有能拆卸的法兰盘，法兰盘的中心位置处设有进气口；空气压缩机通过进气口与有机玻璃柱的上部连通，调压装置设于空气压缩机与有机玻璃柱之间；有机玻璃柱的侧面在上方设有第四排水阀、在下方设有排泥阀；变水头管能穿过底座并与钢丝网的下方连通。

作为本发明改进的技术方案，变水头管与有机玻璃柱间设有第二排水阀。

作为本发明改进的技术方案，有机玻璃柱上设有刻度线。

本发明的另一目的是提供一种室内测试泥膜渗透系数的方法，包括如下步骤：