CN109061122B - 一种泥浆携渣能力测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥浆携渣能力测量装置及测量方法，该装置包括真空泵、真空瓶、测量筒、混合筒和泥浆罐；泥浆罐通过管道连接至混合筒底部，混合筒顶部通过管道连通至测量筒底部，测量筒顶部通过管道连通至真空瓶内，真空泵通过抽气管与真空瓶对应连通；在泥浆罐与混合筒之间、混合筒与测量筒之间、测量筒与真空瓶之间的管道上分别设有阀门F5、F3、F1；在测量筒的上部和混合筒的下部分别设有滤网，混合筒内的滤网上部用于放置待混合的渣土。本发明结构简单、操作方便，适宜在实验室条件下开展大量对比试验，确定泥浆携渣效率及泥浆主要性能指标对携渣能力的影响。

Description

一种泥浆携渣能力测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及盾构施工测试装置技术领域，具体涉及一种泥水盾构机用泥浆携渣能力测量装置及测量方法。

背景技术

泥浆是由水、膨润土、粘土及添加剂按一定比例混合而成的半胶体悬浮液。在泥水盾构施工中，环流***将加压的泥浆输送到泥水舱，在开挖面形成泥膜或渗透区域，以平衡泥开挖面的土压和水压，同时，刀盘切削下来的渣土与泥浆混合后由环流***排出。泥浆对稳定开挖面和排渣起着重要作用，因此，有必要从稳定开挖面和携渣能力两方面对泥浆性能进行深入研究。目前，针对泥浆在掘进中形成泥膜的过程、对开挖面的稳定性能已有针对性的试验装置，而泥浆携渣能力主要依靠泥浆比重、粘度等指标进行评估，尚无专门设备进行直接测量，且比重、粘度等指标对泥浆携渣能力的影响规律不明确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种泥浆携渣能力测量装置及测量方法，针对泥浆携渣能力没有直接的测量方法、粘度和比重对携渣能力的影响效果不明确的问题，本发明可以在泥水盾构隧道施工前期，根据地层情况在实验室条件下对不同配比泥浆的携渣能力进行试验研究，以确定最优的泥浆配比方案。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种泥浆携渣能力测量装置，包括真空泵、真空瓶、测量筒、混合筒和泥浆罐；

所述泥浆罐通过管道连接至混合筒底部，所述混合筒顶部通过管道连通至测量筒底部，所述测量筒顶部通过管道连通至真空瓶内，所述真空泵通过抽气管与所述真空瓶对应连通；在所述泥浆罐与混合筒之间、混合筒与测量筒之间、测量筒与真空瓶之间的管道上分别设有阀门F5、F3、F1；在所述测量筒的上部和混合筒的下部分别设有滤网，所述混合筒内的滤网上部用于放置待混合的渣土。

优选的，还包括用于装置清洗的水罐，所述水罐通过管道分别连通至混合筒底部和测量筒底部，在所述水罐与混合筒之间、水罐与测量筒之间分别设有阀门F4、F2。

优选的，连通所述真空瓶和测量筒的管道，在所述真空瓶内的一端端口延伸至真空瓶底部，在所述测量筒内的一端端口位于测量筒的顶端，且其在真空瓶内的端口高度低于在测量筒内的端口高度。

优选的，所述测量筒4为透明材质，在所述测量筒的筒壁上设有刻度线。

在上述技术方案中，泥浆罐中预先装入确定量的泥浆，真空泵启动后，会在真空瓶中形成负压，泥浆罐中的泥浆沿管道依次流经混合筒和测量筒，在混合筒内下部设置滤网，滤网上部用于放置渣土，泥浆流自下而上冲刷预先装入瓶内的渣土，使泥浆与渣土自动混合，实现泥浆携渣流动；测量筒可以实现泥浆与渣土的分离与渣土携出量的测量，混合了渣土的泥浆从混合筒上部流出，从测量筒下部流入，在测量筒的上部设置滤网，混合泥浆中的渣土被留在测量筒中，滤网过滤后的液体通过测量筒上部流到真空瓶内。待泥浆罐中的泥浆全部流完，测量筒内静置沉淀后的渣土体积与泥浆罐中的泥浆体积之比即为该泥浆的携渣能力。通过设置水罐，还可使该测量装置具有清洗功能，一次测量结束后，可以通过切换阀门完成测量装置的清洗，将剩余泥浆清除以利于开展下次测量。

本发明还涉及一种泥浆携渣能力测量方法，包括下列步骤：

（1）采用上述的泥浆携渣能力测量装置进行测量，首先配置好预定配比的泥浆及渣土，在泥浆罐内放置确定量的泥浆，将称重好的渣土放入混合筒内的滤网上部，并注满泥浆；打开泥浆管上的阀门F3、F5，关闭水管上的阀门F2、F4，将装置中的各部分对应连接；

（2）打开真空泵，将真空瓶抽至一定真空度后，打开阀门F1，此时泥浆开始由泥浆罐经混合筒携带渣土进入测量筒，经过测量筒内的滤网过滤后排入真空瓶；

（3）当泥浆罐中的泥浆耗尽，关闭泥浆管上的阀门F3、F5，打开水管阀门F2，水罐中的水流入测量筒，待测量筒中水变清，关闭真空泵；

（4）将测量筒静置一段时间至渣土完全沉淀，直接通过刻度线读取测量筒内的渣土体积，然后计算渣土体积与消耗的泥浆体积之比，即为该泥浆的携渣能力；或者将测量筒中沉积的渣土取出，烘干后进行称量，然后计算渣土质量与消耗泥浆质量之比，即为该泥浆的携渣能力。

（5）测量完毕后，打开阀门F1、F2、F3、F4和真空泵，关闭阀门F5，使水罐中的水冲洗整个装置，以备下次测量使用。

本发明泥浆携渣能力方法提供了两种泥浆携渣效率测量方式，既可以通过携出渣土的体积进行即时估算，也可以通过对携出渣土烘干称重进行精确测量。

本发明的有益效果在于：

本发明通过搭建泥浆携渣能力测量装置结构，可以对泥浆影响携渣能力的粘度、比重等性能参数进行试验分析，确定泥浆携渣能力的主要影响因素，并对不同配比泥浆的携渣能力进行试验对比，为不同地质条件的盾构或旋挖钻孔泥浆配比提供选择依据，实现泥浆配比的良好地质适应性。本发明泥浆携渣能力测量装置结构简单、操作方便，适宜在实验室条件下开展大量对比试验，确定泥浆携渣效率及泥浆主要性能指标对携渣能力的影响。

附图说明

图1是本发明泥浆携渣能力测量装置的结构示意图。

其中1为真空泵，2为真空瓶，3为测量筒的滤网，4为测量筒，5为混合筒的滤网，6为混合筒，7为水罐，8为泥浆罐，9为渣土。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种泥浆携渣能力测量装置，参见图1，包括真空泵1、真空瓶2、测量筒4、混合筒5、水罐7和泥浆罐8。

泥浆罐8通过管道连接至混合筒6底部，混合筒6顶部通过管道连通至测量筒4底部，测量筒4顶部通过管道连通至真空瓶2内，真空泵1通过抽气管与真空瓶2对应连通；在泥浆罐8与混合筒6之间、混合筒6与测量筒4之间、测量筒4与真空瓶2之间的管道上分别设有阀门F5、F3、F1；在测量筒4的上部设有滤网3，在混合筒6的下部设有滤网5，混合筒的滤网5上部用于放置待混合的渣土9。

水罐7通过管道分别连通至混合筒6底部和测量筒4底部，在水罐7与混合筒6之间、水罐7与测量筒4之间分别设有阀门F4、F2。

其中，连通真空瓶2和测量筒4的管道，在真空瓶2内的一端端口延伸至真空瓶2底部，在测量筒4内的一端端口位于测量筒4的顶端，且其在真空瓶2内的端口高度低于在测量筒4内的端口高度。测量筒4为透明材质，在测量筒4的筒壁上设有刻度线。

实施例2：一种泥浆携渣能力测量方法，包括下列步骤：

（1）采用实施例1中的泥浆携渣能力测量装置进行测量，首先配置好预定配比的泥浆及渣土，在泥浆罐8内放置确定量的泥浆，将称重好的渣土9放入混合筒6内的滤网5上部，并注满泥浆；打开泥浆管上的阀门F3、F5，关闭水管上的阀门F2、F4，将装置中的各部分对应连接；

（2）打开真空泵1，将真空瓶2抽至一定真空度后，打开阀门F1，此时泥浆开始由泥浆罐8经混合筒6携带渣土进入测量筒4，经过测量筒4内的滤网3过滤后排入真空瓶2；

（3）当泥浆罐8中的泥浆耗尽，关闭泥浆管上的阀门F3、F5，打开水管阀门F2，水罐7中的水流入测量筒4，待测量筒4中水变清，关闭真空泵1；

（4）将测量筒4静置一段时间至渣土完全沉淀，直接通过刻度线读取测量筒内的渣土体积，然后计算渣土体积与消耗的泥浆体积之比，即为该泥浆的携渣能力；此方法可以快速测出携渣能力，但由于渣土内部存在一定的空隙，测量结果存在一定的误差。

或者将测量筒4中沉积的渣土取出，烘干后进行称量，然后计算渣土质量与消耗泥浆质量之比，即为该泥浆的携渣能力。此方法能测出渣土的实际质量，精度较高，但需要对渣土进行处理及称重，操作流程较多。可以根据需要选择测量方法，以满足精度和试验效率的要求。

（5）测量完毕后，打开阀门F1、F2、F3、F4和真空泵，关闭阀门F5，使水罐中的水冲洗整个装置，以备下次测量使用。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (5)

1.一种泥浆携渣能力测量装置，其特征在于，包括真空泵、真空瓶、测量筒、混合筒和泥浆罐；

所述泥浆罐通过管道连接至混合筒底部，所述混合筒顶部通过管道连通至测量筒底部，所述测量筒顶部通过管道连通至真空瓶内，所述真空泵通过抽气管与所述真空瓶对应连通；在所述泥浆罐与混合筒之间、混合筒与测量筒之间、测量筒与真空瓶之间的管道上分别设有阀门F5、F3、F1；在所述测量筒的上部和混合筒的下部分别设有滤网，所述混合筒内的滤网上部用于放置待混合的渣土。

2.根据权利要求1所述的泥浆携渣能力测量装置，其特征在于，还包括用于装置清洗的水罐，所述水罐通过管道分别连通至混合筒底部和测量筒底部，在所述水罐与混合筒之间、水罐与测量筒之间分别设有阀门F4、F2。

3.根据权利要求1所述的泥浆携渣能力测量装置，其特征在于，连通所述真空瓶和测量筒的管道，在所述真空瓶内的一端端口延伸至真空瓶底部，在所述测量筒内的一端端口位于测量筒的顶端，且其在真空瓶内的端口高度低于在测量筒内的端口高度。

4.根据权利要求1所述的泥浆携渣能力测量装置，其特征在于，所述测量筒为透明材质，在所述测量筒的筒壁上设有刻度线。

5.一种泥浆携渣能力测量方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）采用权利要求1所述的泥浆携渣能力测量装置进行测量，首先配置好预定配比的泥浆及渣土，在泥浆罐内放置确定量的泥浆，将称重好的渣土放入混合筒内的滤网上部，并注满泥浆；打开泥浆管上的阀门F3、F5，关闭水管上的阀门F2、F4，将装置中的各部分对应连接；

（2）打开真空泵，将真空瓶抽至一定真空度后，打开阀门F1，此时泥浆开始由泥浆罐经混合筒携带渣土进入测量筒，经过测量筒内的滤网过滤后排入真空瓶；

（3）当泥浆罐中的泥浆耗尽，关闭泥浆管上的阀门F3、F5，打开水管阀门F2，水罐中的水流入测量筒，待测量筒中水变清，关闭真空泵；

（4）将测量筒静置一段时间至渣土完全沉淀，直接通过刻度线读取测量筒内的渣土体积，然后计算渣土体积与消耗的泥浆体积之比，即为该泥浆的携渣能力；或者将测量筒中沉积的渣土取出，烘干后进行称量，然后计算渣土质量与消耗泥浆质量之比，即为该泥浆的携渣能力；

（5）测量完毕后，打开阀门F1、F2、F3、F4和真空泵，关闭阀门F5，使水罐中的水冲洗整个装置，以备下次测量使用。