一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法与流程

1.本发明涉及一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，属于隧道工程开挖技术领域。


背景技术：

2.最近20年来，我国建造了很多跨江隧道和输水隧洞，例如南京长江隧道、上海长江隧道、杭州钱江隧道及南水北调工程等。深圳、武汉、杭州、上海等地仍将建设大量越江隧道。泥水加压盾构特别适用于水下隧道/隧洞开挖和支护。施工时，在盾构的密封隔仓内注入泥浆，通过泥浆加压和开挖面的土水压力平衡，以保证开挖面土体的稳定。加压泥浆向开挖面地层渗透，泥浆中较大颗粒会在地层表面过滤形成一层渗透性很小的泥膜，该泥膜使泥浆压力转化为支护力。泥浆的成膜性能是能否保证压力有效传递的关键，所以泥浆成膜性能的优劣直接影响施工安全和进度。目前泥浆的性能测试包括密度、黏度、颗粒级配、含砂量、失水量、ph值、稳定性、胶体率等，极少涉及成膜性能的测试。开发实用的泥浆成膜性能检测设备既能加快泥浆的试配过程，又能缩短工期，对盾构施工具有现实意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，其通过设计对应的检测装置，构成压力作用下泥浆可能泄漏的通路，进而测试泥浆泄漏前后其光学性能的变化，间接反映成膜性能的优劣。
4.为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
5.一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，其采用实验室检测装置，实验室检测装置包括筒体，所述筒体内包括泥浆室、去离子水室、强力搅拌机构以及搅拌风扇，所述去离子水室和泥浆室之间设置有两片不锈钢钢丝网，两片不锈钢钢丝网间添加有岩土体；所述强力搅拌机构设置于泥浆室内，并与外部的减速机和电动机连接；所述去离子水室内设置有所述搅拌风扇；所述筒体上还包括注浆孔、加压孔、加料孔、泄水孔、荧光灯以及光照强度传感器；所述注浆孔和加压孔设置于泥浆室顶部；所述去离子水室顶部设置有泄水孔和荧光灯，所述去离子水室底部还设置有光照强度传感器；所述加料孔设置于两片不锈钢钢丝网顶部；
6.所述盾构泥浆成膜性能实验室检测方法包括以下步骤：
7.步骤一：制作盾构泥浆成膜性能实验室检测装置；
8.步骤二：从隧道开挖面采集岩土试样，并通过加料孔填充至两片不锈钢钢丝网之间；若隧道开挖面为砂层，可先烘干砂样，再通过落雨法制备模拟砂样；
9.步骤三：分别同步往泥浆室和去离子水室中注入泥浆和去离子水，注满后开动强力搅拌机构；所述强力搅拌机构转速介于0.5-2.6转/分钟，转动1分钟～3分钟；
10.步骤四：关闭泄水孔，对泥浆室加压；泥浆室中压力应比去离子水室中压力大20-40kpa，加压时间为2-3分钟；
11.步骤五：打开荧光灯和光照强度传感器
12.加压2～3分钟后打开荧光灯和光照强度传感器，荧光灯为定向发射装置，光照强度为800-1000勒克斯，光照强度传感器的测量范围为0-1000勒克斯；
13.步骤六：取光照强度传感器测得的光照强度除以荧光灯的光照强度，其比值为k，根据k的数值评定泥浆成膜的性能。
14.进一步地，所述的泥浆室和去离子水室为圆筒形，壁厚5mm～10mm，内径30cm～50cm，长度30cm～50cm。
15.进一步地，两片不锈钢钢丝网的网孔为方形，网孔边长2mm-4mm，钢丝直径为0.5mm-1mm，两片不锈钢钢丝网的间距为5cm-8cm。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
17.该方法通过测量泥浆泄漏前后光学性质的变化，得到反映所测泥浆成膜性能的指标。所需的测试器制作简单，费用低，试验表明该方法的测试结果和相同配比泥浆的工程现场成膜性能具有良好的一致性。
附图说明
18.为了更清楚的介绍本发明的方案，下面对本方案的所需要的附图进行简单介绍：
19.图1为本发明盾构泥浆成膜性能实验室检测装置前剖视图。
具体实施方式
20.下面结合本发明的附图1，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整的表述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。
22.如图1所示，本发明的检测方法包括一种盾构泥浆成膜性能实验室检测装置，其包括筒体，筒体内包括泥浆室1、去离子水室2、强力搅拌机构3以及搅拌风扇4，去离子水室2和泥浆室1之间设置有两片不锈钢钢丝网5，两片不锈钢钢丝网5间添加有岩土体。强力搅拌机构3设置于泥浆室1内，并与外部的减速机和电动机连接。去离子水室2内设置有搅拌风扇4。筒体上还包括注浆孔6、加压孔7、加料孔8、泄水孔9、荧光灯10以及光照强度传感器11。注浆孔6和加压孔7设置于泥浆室1顶部。去离子水室2顶部设置有泄水孔9和荧光灯10，去离子水室2底部还设置有光照强度传感器11。加料孔8设置于两片不锈钢钢丝网5顶部。
23.本实施例中，泥浆室1和去离子水室2为圆筒形，壁厚5mm～10mm，内径30cm～50cm，长度30cm～50cm。两片不锈钢钢丝网5的网孔均为方形，网孔边长2mm-4mm，钢丝直径为0.5mm-1mm，两片不锈钢钢丝网5的间距为5cm-8cm。所用的荧光灯10为定向发射荧光灯，光照强度为800-1000勒克斯。光照强度传感器11的测量范围为0-1000勒克斯，测量误差小于等于2％。
24.盾构泥浆成膜性能实验室检测方法包括以下步骤：
25.步骤一：制作盾构泥浆成膜性能实验室检测装置；
26.步骤二：从隧道开挖面采集岩土试样，并通过加料孔8填充至两片不锈钢钢丝网5之间；若隧道开挖面为砂层，可先烘干砂样，再通过落雨法制备模拟砂样；
27.步骤三：分别同步往泥浆室1和去离子水室2中注入泥浆和去离子水，注满后开动强力搅拌机构3；所述强力搅拌机构3转速介于0.5-2.6转/分钟，转动1分钟～3分钟；
28.步骤四：关闭泄水孔9，对泥浆室1加压；泥浆室1中压力应比去离子水室2中压力大20-40kpa，加压时间为2-3分钟；
29.步骤五：打开荧光灯10和光照强度传感器11
30.加压2～3分钟后打开荧光灯10和光照强度传感器11，荧光灯10为定向发射装置，光照强度为800-1000勒克斯，光照强度传感器11的测量范围为0-1000勒克斯；
31.步骤六：取光照强度传感器11测得的光照强度除以荧光灯10的光照强度，其比值为k，根据k的数值评定泥浆成膜的性能。
32.综上，尽管已经对本发明的实施例进行描述，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。


技术特征：
1.一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，其采用实验室检测装置，实验室检测装置包括筒体，所述筒体内包括泥浆室(1)、去离子水室(2)、强力搅拌机构(3)以及搅拌风扇(4)，所述去离子水室(2)和泥浆室(1)之间设置有两片不锈钢钢丝网(5)，两片不锈钢钢丝网(5)间添加有岩土体；所述强力搅拌机构(3)设置于泥浆室(1)内，并与外部的减速机和电动机连接；所述去离子水室(2)内设置有所述搅拌风扇(4)；所述筒体上还包括注浆孔(6)、加压孔(7)、加料孔(8)、泄水孔(9)、荧光灯(10)以及光照强度传感器(11)；所述注浆孔(6)和加压孔(7)设置于泥浆室(1)顶部；所述去离子水室(2)顶部设置有泄水孔(9)和荧光灯(10)，所述去离子水室(2)底部还设置有光照强度传感器(11)；所述加料孔(8)设置于两片不锈钢钢丝网(5)顶部；其特征在于，所述盾构泥浆成膜性能实验室检测方法包括以下步骤：步骤一：制作盾构泥浆成膜性能实验室检测装置；步骤二：从隧道开挖面采集岩土试样，并通过加料孔(8)填充至两片不锈钢钢丝网(5)之间；若隧道开挖面为砂层，可先烘干砂样，再通过落雨法制备模拟砂样；步骤三：分别同步往泥浆室(1)和去离子水室(2)中注入泥浆和去离子水，注满后开动强力搅拌机构(3)；所述强力搅拌机构(3)转速介于0.5-2.6转/分钟，转动1分钟～3分钟；步骤四：关闭泄水孔(9)，对泥浆室(1)加压；泥浆室(1)中压力应比去离子水室(2)中压力大20-40kpa，加压时间为2-3分钟；步骤五：打开荧光灯(10)和光照强度传感器(11)加压2～3分钟后打开荧光灯(10)和光照强度传感器(11)，荧光灯(10)为定向发射装置，光照强度为800-1000勒克斯，光照强度传感器(11)的测量范围为0-1000勒克斯；步骤六：取光照强度传感器(11)测得的光照强度除以荧光灯(10)的光照强度，其比值为k，根据k的数值评定泥浆成膜的性能。2.根据权利要求1所述的一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，其特征在于：所述的泥浆室(1)和去离子水室(2)为圆筒形，壁厚5mm～10mm，内径30cm～50cm，长度30cm～50cm。3.根据权利要求1所述的一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，其特征在于：两片不锈钢钢丝网(5)的网孔为方形，网孔边长2mm-4mm，钢丝直径为0.5mm-1mm，两片不锈钢钢丝网(5)的间距为5cm-8cm。

技术总结
本发明涉及一种盾构泥浆成膜性能实验室检测方法，属于隧道工程开挖技术领域。包括以下步骤：首先将泥浆和去离子水分别同步注入特别设计的测试器的泥浆室和去离子水室，以特定转速范围开动泥浆室中的强力搅拌设备，再将泥浆室加特定范围的压力，使泥浆室和去离子水室间形成压力差，泥浆在岩土试样中渗透，促进泥膜形成。一定时间后部分泥浆经由两层不锈钢钢丝网进入去离子水室。待去离子水室液体搅拌均匀后，测定透射光照强度与入射光照强度的比值，并据此判断泥浆的成膜性能。并据此判断泥浆的成膜性能。并据此判断泥浆的成膜性能。


技术研发人员：刘中欣 王东欣 张庆军 杨云 牛得草 吴立朋 赵世永 辛松鹤 焦磊 张玉龙 李桂杰 刘龙飞
受保护的技术使用者：中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司 石家庄铁道大学
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2022/1/6