CN114136829B - 一种泥浆携渣能力间接测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泥浆携渣能力间接测试方法，属于隧道施工技术领域。包括以下步骤：首先将搅拌均匀的泥浆注入特制的测试容器，再将特定压力范围的压缩空气通过5层不同孔径的网筛压入泥浆，从而形成一系列气泡。气泡将在泥浆中缓慢上升，并集聚在托盘底部。通过精密压电传感器得到托盘的视质量。绘制托盘视质量随时间的变化曲线，经由首次引入的等效时间参数评价泥浆的粘度，从而间接评价其携渣能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种泥浆携渣能力间接测试方法，属于隧道施工技术领域。
背景技术
随着我国高速铁路、高速公路、城市地铁、引水隧洞及油气输送管道的建设，我国已经成为使用盾构施工方法最多的国家。为了平衡开挖面的水土压力，技术人员相继发明了土压盾构和泥水盾构。泥水盾构使用泥浆加压的方式平衡有效应力和孔隙水压力，切削下来的岩土也需要靠泥浆输送到隧道外部处理。故泥浆的性能在一定程度上成为影响施工安全及进度的重要因素。泥浆的组成材料包括水、黏土、膨润土、羧甲基纤维素、碳酸钠、正电胶等，通过调整各种组分的比例，可以获得不同性能的泥浆。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，极少涉及携渣能力的测试。泥浆的携渣能力对施工进度具有显著影响，开发实用的携渣能力测试装置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。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种泥浆携渣能力间接测试方法，其通过设计的间接测试装置，在泥浆中引入一定直径的、缓慢上升的气泡，通过测量底部聚集气泡的托盘的视质量，间接反映泥浆的携渣能力。
为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
一种泥浆携渣能力间接测试方法，其采用泥浆携渣能力间接测试装置，包括泥浆容器、网筛、进气孔、观测孔、托盘、精密压电传感器；所述泥浆容器用于容纳泥浆，泥浆容器内底部设置有所述网筛，网筛为多层网筛，用于形成气泡，每层网筛的网孔均不同；进气孔设置在网筛底部的泥浆容器上；所述观测孔开设于泥浆容器四周上沿；多个所述精密压电传感器均匀排布在泥浆容器上沿四周，并位于所述观测孔的上方，且精密压电传感器的顶部凸出于泥浆容器最高处2～3mm，所述精密压电传感器通过放大器与显示屏连接；所述托盘放置于所述泥浆容器内的泥浆液面上，且托盘外沿与多个所述精密压电传感器顶部接触，托盘底部压有凹痕；所述观测孔正中位置距托盘底部距离不小于1cm，泥浆携渣能力间接测试方法包括如下步骤：
步骤一：将搅拌均匀的泥浆注入间接测试装置的泥浆容器，至泥浆液面位于观测孔正中位置，放入托盘，记录精密压电传感器测得的托盘视质量m0；
步骤二：将压缩空气通过进气孔压入网筛，压缩空气压力为1.05～1.07个大气压；记通气时刻为t0，多层网筛由5层网筛构成，最小网孔直径为1mm，最大网孔直径为5mm，以1mm递增，小孔径网筛在最上侧，大孔径网筛在最下侧，网筛间距离为3mm～5mm；
步骤三：连续记录精密压电传感器测得的托盘视质量，直至质量读数出现严重波动；严重波动是指波动值Δm大于初始托盘视质量m0的0.2倍；做出视质量随时间变化曲线，标记曲线上的几个特征点：A点为视质量开始下降的坐标点；C点是视质量开始出现严重波动的坐标点；B点是过A点的水平线与过C 点的垂直线的交点；
步骤四：采用数值方法计算曲边三角形ABC的面积为SΔABC；记A点横坐标为tA，记Δt1＝tA-t0，记C点横坐标为tC；C点纵坐标为mC；定义等效时间参数Δt＝Δt1+SΔABC/(m0-mC)作为泥浆粘度的度量，也即携渣能力的间接度量；
步骤五：按下表1计算泥浆的携渣能力
表1
进一步地，所述凹痕深度为0.5mm～1mm，直径为0.8mm～2mm，间距为 0.5mm；所述托盘的直径比泥浆容器的内径小1～2mm。
进一步地，所述泥浆容器的材质为不锈钢。
进一步地，所述泥浆容器的形状为圆桶形，外径为35～50cm，高为50～60mm，壁厚为0.8mm～2mm。
进一步地，所述观测孔共4个，材质为有机玻璃，观测孔的宽度为1～1.5cm，高度为3～4cm，呈均匀分布开设于泥浆容器上。
进一步地，所述精密压电传感器为6～8个，均匀排布在泥浆容器上。
进一步地，所述精密压电传感器的测量精度不低于0.01克，量程不小于 0.8kg。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
该方法通过测量托盘视质量的经时变化，得到反映所测泥浆携渣性能的指标。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携渣能力表现具有很好的一致性。另外该方法具有良好的可重复性。
附图说明
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：
图1是本发明泥浆携渣能力间接测试装置整体结构示意图；
图2是本发明托盘底部示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-2，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。
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。
如图1-2所示，本发明的一种泥浆携渣能力间接测试装置，包括泥浆容器1、网筛2、进气孔3、观测孔4、托盘5、精密压电传感器6。泥浆容器1用于容纳泥浆，泥浆容器1的材质为不锈钢，泥浆容器1的形状为圆桶形，外径为45cm，高为60mm，壁厚为1mm。泥浆容器1内底部设置有网筛2，网筛2为多层网筛，用于形成气泡。多层网筛由5层网筛构成，每层网筛的网孔均不同。多层网筛中，最小网孔直径为1mm，最大网孔直径为5mm，以1mm递增，小孔径网筛 2在最上侧，大孔径网筛2在最下侧，网筛2间距离为4mm。
进气孔3设置在网筛2底部的泥浆容器1上。观测孔4开设于泥浆容器1 四周上沿，观测孔4共4个，材质为有机玻璃，观测孔4的宽度为1.5cm，高度为4cm，呈均匀分布开设于泥浆容器1上，其正中位置距托盘底部距离不小于 1cm。
精密压电传感器6为6～8个，均匀排布在泥浆容器1上沿四周，并位于观测孔4的上方，精密压电传感器6通过放大器与显示屏连接，精密压电传感器6 的顶部凸出于泥浆容器1最高处3mm。托盘5放置于泥浆容器1内的泥浆液面上。如图2所示，托盘5底部压有凹痕，凹痕深度为1mm，直径为1mm，间距为0.5mm。托盘5的直径比泥浆容器1的内径小1mm。托盘5外沿与多个所述精密压电传感器6顶部接触。
实施例1
湖北某山岭隧道使用泥水盾构开挖，其泥浆初始配比为：饮用水726g、粘土125g、膨润土31g、无水碳酸钠2.6g、麦芽糊精115g。该泥浆工程现场携渣能力表现一般。使用相同的原材料在实验室重新配制了该泥浆，采用本发明提出的方法进行测试。
泥浆携渣能力间接测试方法包括如下步骤：
步骤一：注入泥浆前，使用垂直放置的两个金属水准泡对测试器进行调平。将搅拌均匀的泥浆注入间接测试装置的泥浆容器1，至泥浆液面位于观测孔4正中位置，放入托盘5，记录精密压电传感器6测得的托盘视质量m0；
步骤二：将压缩空气通过进气孔3压入网筛2，压缩空气压力为1.06个大气压；记通气时刻为t0，多层网筛由5层网筛构成，最小网孔直径为1mm，最大网孔直径为5mm，以1mm递增，小孔径网筛2在最上侧，大孔径网筛2在最下侧，网筛2间距离为3mm～5mm；
步骤三：连续记录精密压电传感器6测得的托盘5视质量，直至质量读数出现严重波动；严重波动是指波动值Δm大于初始托盘视质量m0的0.2倍；做出视质量随时间变化曲线，标记曲线上的几个特征点：A点为视质量开始下降的坐标点；C点是视质量开始出现严重波动的坐标点；B点是过A点的水平线与过C点的垂直线的交点；
步骤四：采用数值方法计算曲边三角形ABC的面积为SΔABC；记A点横坐标为tA，记Δt1＝tA-t0，记C点横坐标为tC；C点纵坐标为mC；定义等效时间参数Δt＝Δt1+SΔABC/(m0-mC)作为泥浆粘度的度量，也即携渣能力的间接度量；
步骤五：按下表1计算泥浆的携渣能力
表1
以上对本发明提供的技术方案进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可对本发明进行若干改进，这些改进也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种泥浆携渣能力间接测试方法，其采用泥浆携渣能力间接测试装置，包括泥浆容器（1）、网筛（2）、进气孔（3）、观测孔（4）、托盘（5）、精密压电传感器（6）；所述泥浆容器（1）用于容纳泥浆，泥浆容器（1）内底部设置有所述网筛（2），网筛（2）为多层网筛，用于形成气泡，每层网筛的网孔均不同；进气孔（3）设置在网筛（2）底部的泥浆容器（1）上；所述观测孔（4）开设于泥浆容器（1）四周上沿；多个所述精密压电传感器（6）均匀排布在泥浆容器（1）上沿四周，并位于所述观测孔（4）的上方，且精密压电传感器（6）的顶部凸出于泥浆容器（1）最高处2~3mm，所述精密压电传感器（6）通过放大器与显示屏连接；所述托盘（5）放置于所述泥浆容器（1）内的泥浆液面上，且托盘（5）外沿与多个所述精密压电传感器（6）顶部接触，托盘（5）底部压有凹痕；所述观测孔（4）正中位置距托盘底部距离不小于1cm，其特征在于，泥浆携渣能力间接测试方法包括如下步骤：
步骤一：将搅拌均匀的泥浆注入间接测试装置的泥浆容器（1），至泥浆液面位于观测孔（4）正中位置，放入托盘（5），记录精密压电传感器（6）测得的初始托盘视质量m 0；
步骤二：将压缩空气通过进气孔（3）压入网筛（2），压缩空气压力为1.05~1.07个大气压；记通气时刻为t 0，多层网筛由5层网筛构成，最小网孔直径为1mm，最大网孔直径为5mm，以1mm递增，小孔径网筛（2）在最上侧，大孔径网筛（2）在最下侧，网筛（2）间距离为3mm~5mm；
步骤三：连续记录精密压电传感器（6）测得的托盘（5）视质量，直至视质量读数出现严重波动；严重波动是指波动值Δm大于初始托盘视质量m 0的0.2倍；做出视质量随时间变化曲线，标记曲线上的几个特征点：A点为视质量开始下降的坐标点；C点是视质量开始出现严重波动的坐标点；B点是过A点的水平线与过C点的垂直线的交点；
步骤四：采用数值方法计算曲边三角形ABC的面积为SΔABC；记A点横坐标为t A，记Δt 1=t A- t 0，记C点横坐标为t C；C点纵坐标为m C；定义等效时间参数Δt=Δt 1+SΔABC/(m 0-m C)作为泥浆粘度的度量，也即携渣能力的间接度量；
步骤五：按下表1计算泥浆的携渣能力
表1
2.根据权利要求1所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述凹痕深度为0.5mm~1mm，直径为0.8mm~2mm，间距为0.5mm；所述托盘（5）的直径比泥浆容器（1）的内径小1~2mm。
3.根据权利要求1所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述泥浆容器（1）的材质为不锈钢。
4.根据权利要求3所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述泥浆容器（1）的形状为圆桶形，外径为35~50cm，高为50~60mm，壁厚为0.8mm~2mm。
5.根据权利要求1所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述观测孔（4）共4个，材质为有机玻璃，观测孔（4）的宽度为1~1.5cm，高度为3~4cm，呈均匀分布开设于泥浆容器（1）上。
6.根据权利要求1所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述精密压电传感器（6）为6~8个，均匀排布在泥浆容器（1）上。
7.根据权利要求6所述的一种泥浆携渣能力间接测试方法，其特征在于：所述精密压电传感器（6）的测量精度不低于0.01克，量程不小于0.8kg。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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