一種粗粒土泥漿滲透儀的製作方法

2023-06-09 14:44:11

專利名稱：一種粗粒土泥漿滲透儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於巖土工程設備技術領域，具體涉及一種粗粒土泥漿滲透儀。
背景技術：
在工程建設中，常常在砂礫土地層中鑽孔(如灌注樁等)或開挖深槽(如防滲牆等)以便就地澆築樁基礎或澆注混凝土截滲牆。隨著我國基礎設施工程建設規模的擴大及功能的擴展，基礎工程中鑽孔灌注樁與防滲牆等開挖的深度越來越大，地層條件也越來越複雜。在砂土等粗粒土複雜地層中，如何保證鑽孔或開挖深槽的工程質量及工程的順利進行，受到關注。在複雜地層中提高鑽孔灌注樁或防滲牆的成孔、成槽質量，關鍵的一個環節就是順利、安全地成孔或開槽，並保證孔、槽壁面的穩定，現階段主要是利用泥漿護壁技術來維持壁面的穩定。泥漿被稱為鑽井(孔)的血液，泥漿在地層中滲透的過程中，有可能會在孔、槽壁面上形成泥皮，但由於地下條件的複雜性以及地下施工的隱蔽性，人們很難對地下的情況有詳細的了解，特別是很難對泥漿護壁過程中泥漿的滲透情況進行透徹的分析，對於泥皮在阻止孔、槽壁面上的土顆粒的脫落乃至槽孔的整體穩定等方面所起作用認識不明確，對於護壁機理缺乏的深刻了解。因此，不能對工程中出現的諸多問題進行合理的預判並採取相應的解決措施，實際施工過程中塌孔事件層出不窮，已經嚴重地影響到工程的正常進行。現在，人們對工程中出現的塌孔事件會進行適當的處理，但處理方法還主要是依據技術人員的工程經驗，缺乏充分的理論依據作為指導。因此，很有必要通過試驗來揭示泥漿在地層中的滲透機理，為泥漿護壁措施及槽壁穩定分析提供理論依據。

發明內容
本發明的目的是提供一種粗粒土泥漿滲透儀，能模擬泥漿在地層土體中的滲透過程，用於測試泥漿護壁過程中泥漿在土體中的滲透情況，填補了現有技術的空白。本發明所採用的技術方案是，一種粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設置並依次密封連接的泥漿容器、試樣容器和蓄水容器，泥漿容器的另一端通過注泥漿液閥門與外部泥漿源相連接，泥漿容器上還連接有豎直設置的泥漿管，泥漿管上安裝有泥漿管氣壓閥；蓄水容器的另一端通過進水閥門與外部水源相連接，蓄水容器上還連接有豎直設置的水管，水管上安裝有水管氣壓閥；泥漿容器和試樣容器之間、以及蓄水容器和試樣容器之間均設置有沙礫隔離件。泥漿容器為相連接的蓄泥箱和蓄液箱，注泥漿液閥門和泥漿管均連接在蓄泥箱上，蓄液箱與試樣容器密封連接，蓄泥箱和蓄液箱之間還設置有控制閥門。試樣容器為試樣管，試樣管為有機玻璃製成的圓筒形狀，且其表面設置有刻度尺； 蓄水容器為蓄水箱。沙礫隔離件包括篩網和多孔板，篩網安裝在篩網安裝板的中心位置上，所述篩網安裝板緊密配合、且豎直安裝在蓄液箱內，多孔板為中心開有多個通孔的板狀結構，且該多孔板緊密配合、且豎直安裝在蓄水箱內。多孔板上還貼有紗布或鋼絲網。篩網安裝板上、且位於篩網的外側設置有0型圈，多孔板上、且位於多個通孔的外側也設置有0型圈；試樣管的兩端均固定有連接筒，兩個連接筒的外端分別與兩個0型圈固定連接。篩網安裝板和多孔板上對應分布有多個連接螺栓安裝孔，在該對應的連接螺栓安裝孔之間安裝有連接螺栓。本發明的有益效果是，能夠真實模擬泥漿在地層土體中的滲透過程，用於測試泥漿護壁過程中，泥漿在土體中的滲透情況。在試驗過程中，通過改變試樣土體的顆粒級配情況、粒徑大小、孔隙特徵來模擬不同地層條件下泥漿在土體中的滲透情況；由於在不同開挖深度處的地層中，泥漿滲透時的壓力是不同的，因此，可以通過改變試樣土體兩側的壓力差來模擬泥漿在不同開挖深度處地層中的滲透過程；泥漿自身特性如泥漿的粘度、泥漿的含沙量等，對泥漿的滲透也會造成很大的影響，因此，可以通過改變泥漿自身的特性來模擬不同性質的泥漿在地層中的滲透特徵，進而分析泥漿特性對於滲透過程的影響。此外，還可以通過試驗分析泥皮的形成過程，並對泥皮的抗滲性能進行研究。利用本發明進行以上試驗研究，對泥漿的滲透特性和滲透機理做進一步的探討，以獲取更為深入的認識。


圖1是本發明粗粒土泥漿滲透儀的結構示意圖；圖2是本發明中篩網的結構示意圖；圖3是本發明中多孔板的結構示意圖；圖4是連接筒和試樣管的裝配關係圖；其中，1.泥漿管，2.蓄泥箱，3.控制閥門，4.蓄液箱，5.篩網，6.連接筒，7.連接螺栓，8.試樣管，9.多孔板，10.蓄水箱，11.水管，12.注泥漿液閥門，13.進水閥門，14.泥漿管氣壓閥，15.水管氣壓閥，16.0型圈，17.連接螺栓安裝孔。
具體實施例方式如圖1所示，本發明粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設置並依次密封連接的泥漿容器、試樣容器和蓄水容器。其中，試樣容器為試樣管8，試樣管8為有機玻璃製成的圓筒形狀，且其表面設置有刻度尺。泥漿容器為相連接的蓄泥箱2和蓄液箱4，蓄泥箱2上通過注泥漿液閥門12與外部泥漿源相連接，蓄泥箱2上還連接有豎直設置的泥漿管1，泥漿管1上安裝有泥漿管氣壓閥14，蓄泥箱2和蓄液箱4之間設置有控制閥門3，蓄液箱4與試樣管8 密封連接。蓄水容器為蓄水箱10，蓄水箱10的一端與試樣管8連接，且另一端通過進水閥門13與外部水源相連接，蓄水箱10上還連接有豎直設置的水管11，水管11上安裝有水管氣壓閥15。泥漿管1和水管11均與外接氣壓源連通，並分別通過泥漿管氣壓閥14和水管氣壓閥15進行控制，為試樣兩邊施加壓力控制水頭。結合圖2和圖3所示，泥漿容器和試樣容器之間、以及蓄水容器和試樣容器之間均設置有沙礫隔離件。沙礫隔離件包括篩網5和多孔板9。篩網5安裝在篩網安裝板的中心
4位置上，篩網安裝板的形狀和蓄液箱4內腔的豎直剖面形狀一致，篩網安裝板緊密配合、且豎直安裝在蓄液箱4內。篩網5既可以有效地阻止砂礫石通過，又不會影響泥漿的滲透，使本發明能真實模擬實際地層中的豎直開挖面。多孔板9為中心開有多個通孔的板狀結構， 多孔板9的形狀和蓄水箱10內腔的豎直剖面形狀一致，多孔板9緊密配合、且豎直安裝在蓄水箱10內。多孔板9的作用是，在滲透試驗過程中，起到防止砂、石從試樣管8向蓄水箱 10內擴散。當試驗所用的土體試樣顆粒較細時，在多孔板9上貼有紗布或鋼絲網，這樣既能有效隔砂，還不影響到水的流動，以保證試驗結果的準確性。如圖4所示，在篩網安裝板上、且位於篩網5的外側設置有0型圈16，在多孔板9 上、且位於多個通孔的外側也設置有0型圈16。試樣管8的兩端均固定有金屬材質的連接筒6，兩個連接筒6的外端分別與兩個0型圈16固定連接。0型圈16實現了兩個連接筒6 分別與蓄液箱4以及蓄水箱10之間的密封連接，進而實現了試樣管8與蓄液箱4之間、以及試樣管8與蓄水箱10之間的緊密接觸，防止漏水漏氣的情況發生。篩網安裝板和多孔板9上對應分布有多個連接螺栓安裝孔17，在該對應的連接螺栓安裝孔17之間安裝有連接螺栓7。連接螺栓7使泥漿容器、試樣容器和蓄水容器成為一個整體結構，增強了結構的穩定性，方便試驗操作。本發明的裝配及進行滲透試驗步驟是步驟一儀器組裝及裝樣將蓄水箱10與水管11連接為一整體，將多孔板9固定在蓄水箱10內，試樣管8 的一端通過連接筒6與多孔板9固定連接；將蓄液箱4、控制閥門3、蓄泥箱2以及泥漿管1 連接為一個整體，在蓄液箱4的內部安裝篩網5。通過試樣管8的一側進行裝樣，將一定孔隙比和級配的砂礫石料均勻地裝入試樣管8中，試樣裝完後，把已連接為整體的蓄液箱4、 控制閥門3、蓄泥箱2以及泥漿管1通過金屬連接筒6與試樣管8的另一端固定連接。試樣管8兩側的蓄液箱4和蓄水箱10通過4根連接螺栓7固定連接。至此，本發明的組裝及裝樣的過程完畢。步驟二 試樣浸水並抽氣飽和關閉水管氣壓閥15，使進水閥門13與外部水源連通進水，試樣進水的過程一定要慢，讓試樣中的空氣有足夠的時間排出，試樣完全浸水後，關閉注泥漿液閥門12、進水閥門 13和水管氣壓閥15，並讓泥漿管氣壓閥14與真空泵連接，進行抽氣飽和。抽氣飽和完畢後，關閉控制閥門3，將本發明裝置整體放在操作臺上，並把水排盡， 用管子連接注泥漿液閥門12和外部泥漿源，通入泥漿，泥漿管氣壓閥14處的氣壓閥連接真空泵，讓大氣把泥漿通過注泥漿液閥門12壓入泥管，同時放掉水管11中的水至試驗所需高度，至此試驗準備工作完畢。步驟三增大泥側壓力開始試驗先往試樣兩邊施加相同的氣壓，穩定一段時間後記錄下此時泥漿管1與水管11內液體的高度，然後增大泥漿側氣壓同時打開控制閥門3，至此試驗正式開始。由於泥側壓力的增大，泥漿管1中的泥漿在壓力作用下，通過試樣管8中的土顆粒向水側發生滲透。步驟四讀數讀數工作主要觀察和記錄兩部分內容按一定的時間間隔記錄泥漿管1、水管11內泥漿和水柱高度的變化，通過泥漿管1和水管11上的刻度讀出；按一定的時間間隔記錄泥漿在試樣管8內的滲透距離，通過試樣管8上的刻度尺讀出。步驟五拆樣先關閉控制閥門3，從注泥漿液閥門12和進水閥門13分別將泥漿和水排出，然後鬆開連接螺栓7，進行試樣管8的清理和其餘部分的拆卸。本發明能夠真實的模擬在採用泥漿護壁技術來維持槽、孔壁面穩定的情況下，泥漿在地層中滲透過程的試驗裝置，以便能夠通過試驗更好的探究泥漿在粗粒土等複雜地層中的流動和凝固特性以及滲透機理，認清泥漿的滲透過程、泥皮的形成過程以及泥漿的護壁機理，進而指導工程實踐，為工程中現存的實際問題提供充實的理論依據。
權利要求
1.一種粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，包括水平設置並依次密封連接的泥漿容器、試樣容器和蓄水容器，所述泥漿容器的另一端通過注泥漿液閥門(1 與外部泥漿源相連接， 所述泥漿容器上還連接有豎直設置的泥漿管(1)，所述泥漿管(1)上安裝有泥漿管氣壓閥 (14)；所述蓄水容器的另一端通過進水閥門(1 與外部水源相連接，所述蓄水容器上還連接有豎直設置的水管(11)，所述水管(11)上安裝有水管氣壓閥(1 ；所述泥漿容器和試樣容器之間、以及蓄水容器和試樣容器之間均設置有沙礫隔離件。
2.按照權利要求1所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述泥漿容器為相連接的蓄泥箱⑵和蓄液箱G)，所述注泥漿液閥門(12)和泥漿管⑴均連接在蓄泥箱(2)上，所述蓄液箱(4)與試樣容器密封連接，所述蓄泥箱( 和蓄液箱(4)之間還設置有控制閥門 ⑶。
3.按照權利要求2所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述試樣容器為試樣管 (8)，所述試樣管(8)為有機玻璃製成的圓筒形狀，且其表面設置有刻度尺；所述蓄水容器為蓄水箱(10)。
4.按照權利要求3所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述沙礫隔離件包括篩網 (5)和多孔板(9)，所述篩網(5)安裝在篩網安裝板的中心位置上，所述篩網安裝板緊密配合、且豎直安裝在所述蓄液箱內，所述多孔板(9)為中心開有多個通孔的板狀結構，且該多孔板(9)緊密配合、且豎直安裝在蓄水箱(10)內。
5.按照權利要求4所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述多孔板(9)上貼有紗布或鋼絲網。
6.按照權利要求4所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述篩網安裝板上、且位於篩網( 的外側設置有0型圈(16)，所述多孔板(9)上、且位於多個通孔的外側也設置有0 型圈(16)；所述試樣管⑶的兩端均固定有連接筒(6)，所述兩個連接筒(6)的外端分別與兩個0型圈(16)固定連接。
7.按照權利要求1、4或5所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特徵在於，所述篩網安裝板和所述多孔板(9)上對應分布有多個連接螺栓安裝孔(17)，在該對應的連接螺栓安裝孔(17) 之間安裝有連接螺栓(7)。
全文摘要
本發明公開了一種粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設置並依次密封連接的泥漿容器、試樣容器和蓄水容器，泥漿容器的另一端通過注泥漿液閥門與外部泥漿源相連接，泥漿容器上還連接有豎直設置的泥漿管，泥漿管上安裝有泥漿管氣壓閥；蓄水容器的另一端通過進水閥門與外部水源相連接，蓄水容器上還連接有豎直設置的水管，水管上安裝有水管氣壓閥；泥漿容器和試樣容器之間、以及蓄水容器和試樣容器之間均設置有沙礫隔離件。本發明能模擬泥漿在地層土體中的滲透過程，用於測試泥漿護壁過程中泥漿在土體中的滲透情況，填補了現有技術的空白。
文檔編號G01N15/08GK102419298SQ20111033368
公開日2012年4月18日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者楊扶銀, 楊春鳴, 邵生俊 申請人:西安理工大學