[实用新型]高渗透砂卵石地层土压平衡盾构固结渗透实验装置

说明书

一种高渗透砂卵石地层土压平衡盾构固结渗透实验装置，该装置包括实验主体和加压系统；本实用新型模拟盾构机掌子面前端土体在推进时固结渗透的过程，将未改良的砂卵石、泥浆和改良后的砂卵石依次从筒体底部往顶部逐层放置，在不加压的状态下进行常水头渗透实验和在加压状态下的侧限固结渗透实验，还可以通过调节水泵水压来测试击穿土样的临界水压力。

技术领域

本实用新型属于土工测试仪器装置技术领域，具体是一种高渗透砂卵石地层土压平衡盾构固结渗透实验装置。

背景技术

在水压较高条件下的砂卵石地层进行土压平衡盾构施工时常会出现严重的开挖面渗水问题和盾构机内的螺旋输送机喷涌问题，由于砂卵石地层中的土砾粒径较大，砂卵石之间间隙较大，因此导致这种地层的渗透系数较大，当水压力较大时，需要添加外加剂进行渣土改良，从而降低其渗透系数，保证开挖面稳定和螺旋输送机不发生喷涌，但是由于砂卵石的粒径较大，并且盾构掘进过程类似于一个对前方土体加压状态下的固结渗透过程，一般的渗透仪既无法装入粒径较大的砂卵石又不能够在渗透实验中考虑固结因素和千斤顶加压因素，若需要知道高水压条件下高渗透砂卵石地层土压平衡盾构的土体改良效果如何，就需要对渗透装置和试验方法进行改进和创新。

发明内容

实用新型目的：

本实用新型提供一种高渗透砂卵石地层土压平衡盾构固结渗透实验装置及方法，其目的是解决以往所存在的问题。该装置可以装入粒径较大的砂卵石土体，并利用千斤顶进行加压使土体固结，测试此过程中土样的渗透系数，还能通过调节水泵水压力测试土样被击穿的临界水压力。

技术方案：

一种高渗透砂卵石地层土压平衡盾构固结渗透实验装置，其特征在于：该装置包括实验主体和加压系统四部分；

实验主体包括实验筒体1、实验筒体顶部的横杠4、上透水铁板10和下透水铁板13；横杠4固定设置在实验筒体1的顶部，上透水铁板10和下透水铁板13设置在实验筒体1内，下透水铁板13设置在实验筒体1的底部，上透水铁板10设置在下透水铁板13上方，上透水铁板10和下透水铁板13之间形成容纳实验土体2的空间；

在实验筒体1的侧壁自上而下分别设置有第一出水口阀门15、第二出水口阀门17、第三出水口阀门19和筒最底部进水口阀门21；

在实验筒体1的上方通过电磁铁7固定有位移计8，位移计8的探测端放在上透水铁板10顶部；

加压系统设置在上透水铁板10与顶部的横杠4之间，为上透水铁板10下方的实验土体2加压。

实验筒体1的内壁设置有刻度尺9。

加压系统为千斤顶6，千斤顶6的上端连接横杠4，使其上端固定；千斤顶6的下端顶触上透水铁板10；

千斤顶6与上透水铁板10之间设置有荷载传感器14。

上透水铁板10包括筒柱25和设置在筒柱25底部的带有透水孔的底盘24，千斤顶6的底部伸进筒柱25内，底盘24使用时顶住实验土体2，位移计8的探测端放在筒柱25上端。

下透水铁板13包括底托27和设置在底托27上端的带有透水孔的透水托板26，底托27与实验筒体1底部接触，使用时透水托板26拖住实验土体2，筒最底部进水口阀门21连通至透水托板26下部的空间。

透水托板26的上方设置有透水纱布12，使用时，实验土体2设置在透水纱布12上。（透水纱布作用：1、减轻初始水泵大水压对土体的冲刷作用，使底部土体变得松散；2、避免砂土掉落倒吸，通过21)通道进入水泵中对水泵构件产生破环，缩短水泵使用寿命）

第一出水口阀门15处连接输水橡胶软管16，并将软管出口放置在集水池28中。