【技术实现步骤摘要】
本申请涉及隧道工程开挖，具体涉及一种增效泥浆的配置方法、增效泥浆性能测试装置及测试方法。
技术介绍
1、采用盾构工法修建的隧道常常会穿越高渗透性、高承压水地层的复杂地层，经常导致盾构机刀盘刀具结泥饼、磨损严重及障碍物等情况，从而导致被迫停机进行带压开仓道具清理及维修等作业。由于大多隧道上部有河流、湖泊等水域，以及受建构筑物或者其它原因所影响，通过地表进行swj、smw工法加固地层-常压开舱的方法被极大程度限制，以压气工法为基础的带压开舱方法广泛被采用。
2、常规压气工法多应用在渗透系数小于10-2cm/s的地层，而对于渗透系数大于10-2cm/s的高渗透地层，常通过泥浆填充地层降低地层渗透系数，并在开挖面上形成闭气性优越的泥膜的方法保证带压开仓开挖面的稳定性。而形成的泥膜的质量与泥浆的基本性质和地层特性有关，泥浆形成泥膜质量的优劣是泥水盾构工程最为关切的问题，泥浆的基本性质以及形成泥膜的闭气性能可以作为评价带压开仓开挖面泥膜的指标之一，因此选择合理增效泥浆配比有利于形成闭气性良好的泥膜，同时也能获得良好的经济效益。
3、现有技术中，通常在现场进行实地泥膜闭气性测试不仅需要损耗大量的人力物力，而且还存在较大的工程风险。
技术实现思路
1、本申请提供一种增效泥浆的配置方法、增效泥浆性能测试装置及测试方法，能够对配置的增效泥浆在泥水盾构开挖面地层中的渗透过程进行模拟测试，从而对泥水盾构带压开仓过程增效泥浆的选取提供参考。
2、为解决上述技术问题，本申请
3、本申请实施例的一方面，提供一种增效泥浆的配置方法，所述方法包括：
4、配置第一阶段泥浆和第二阶段泥浆；
5、将所述第一阶段泥浆静置第一预设时间，以得到稀泥浆；并将所述第二阶段泥浆静置所述第一预设时间，以得到浓泥浆；
6、其中，所述第一阶段泥浆的配比为：每1l水中，膨润土的含量为135g至155g，naco3的含量为5.5g至6.5g；所述第二阶段泥浆的配比为：每1l水中，膨润土的含量为182g至202g，naco3的含量为7.2g至8.2g。
7、本申请还提供一种增效泥浆性能测试装置，包括空心柱体、滤水收集模组、供压模组和数据采集模组，所述空心柱体两端分别设有顶端盖板和底端盖板，所述滤水收集模组通过所述底端盖板与所述空心柱体连通，所述供压模组通过所述顶端盖板与所述空心柱体连通，所述空心柱体内自下往上依次填充有透水石、滤层和试验地层，其中，所述试验地层内用于填充稀泥浆，所述试验地层上方用于填充浓泥浆；所述数据采集模组包括多个孔压计、多个tdr探针和数据处理终端，所述孔压计和所述tdr探针分别与所述数据处理终端电连接，所述孔压计和所述tdr探针设置在所述空心柱体与所述试验地层对应位置处，且沿所述空心柱体的高度方向间隔设置。
8、进一步地，所述滤水收集模组包括计量腔，以及与所述计量腔连接的引流管，所述引流管与所述底端盖板连接，且所述引流管上设置有开关阀。
9、进一步地，所述供压模组包括空气压缩机，以及与所述空气压缩机连接的气压调节装置，所述空气压缩机与所述气压调节装置之间通过第一管道连接，所述气压调节装置与所述顶端盖板之间通过第二管道连接，所述第一管道上设置有第一控制阀，所述第二管道上设置有第二控制阀。
10、更进一步地，所述空心柱体的外壁设置有沿所述空心柱体高度方向设置的刻度尺。
11、更进一步地，所述透水石的材质为金刚砂，所述滤层为3mm-5mm的单一粒径石英砂层，所述试验地层为盾构带压开仓所处位置的地质土样，所述滤层和所述试验地层之间设置有土工布。
12、更进一步地，所述空心柱体与所述试验地层对应位置处设置有多个安装孔，所述安装孔沿所述空心柱体的高度方向间隔设置，且在所述空心柱体的同一高度上间隔设置多个所述安装孔，在同一高度上设置的所述安装孔用于交错设置所述孔压计和所述tdr探针。
13、更进一步地，所述顶端盖板与所述空心柱体之间、所述底端盖板与所述空心柱体之间，以及所述安装孔处均设置有密封圈。
14、本申请还提供一种增效泥浆性能测试方法，采用上述的增效泥浆性能测试装置，所述方法包括：
15、根据试验地层的设计高度，在空心柱体的不同高度设置孔压计，其中，所述空心柱体内依次填充有透水石和滤层；
16、通过控制干密度的方法在有空心柱体内逐层装入试验地层，同时对应孔压计的高度同步设置tdr探针；
17、通过清水从下到上对试验地层进行反向饱和，并对试验地层进行分层锤击密实，再自下而上地注入稀泥浆，使稀泥浆液面与试验地层表面齐平；
18、在试验地层上装入浓泥浆，然后用顶端盖板封闭所述空心柱体；
19、启动供压模组，调节泥浆渗透过程的气压值，进行增效泥浆的渗透，并通过滤水收集模组记录滤水量，并观察测量所形成泥膜的厚度；
20、在第二预设时间后打开顶端盖板，抽除空心柱体剩余的浓泥浆，并保留所述泥膜；
21、对试验地层表面形成的泥膜进行泥浆渗透过程或泥膜闭气性能测试，并根据tdr探针测定的试验地层电导率的变化，分析泥浆渗透和试验地层土体性能变化情况。
22、进一步地，所述对试验地层表面形成的泥膜进行泥浆渗透过程或泥膜闭气性能测试，包括：
23、进行泥浆渗透过程的测试时，再次用所述顶端盖板封闭所述空心柱体，并将所述供压模组关闭，记录第三预设时间内泥浆渗透情况；
24、进行泥膜闭气性能测试时，再次用所述顶端盖板封闭所述空心柱体，并启动所述供压模组，记录所述泥膜在不同压力等级下的变化情况。
25、从上述的技术方案可以看出，本专利技术的优点是：
26、增效泥浆配置方法简单易行，配置材料价格低廉，泥浆渗透装置测试耗时短，工作量小，模拟可靠性高。增效泥浆性能测试装置及其测试方法，通过在空心柱体内自下往上依次填充透水石、滤层和试验地层，真实的模拟了地层的状态，从而最大程度的模拟了泥浆在填充地层后的实际渗透情况，使得基于该装置的测试结果更加准确可靠，相对于实地测试的方式，节省了人力物力，提高了测试效率，同时也降低了工程风险。在测试过程中，通过供压模组来模拟带压开仓的压力实际工况，以对增效泥浆在泥水盾构开挖面地层中的渗透过程进行模拟。另外，通过将孔压计和tdr探针设置在空心柱体与试验地层对应位置处，且沿空心柱体的高度方向间隔设置，有利于对试验过程中试验地层土体性能及孔隙压力变化情况进行监测分析，也可以进行泥膜闭气试验，对泥水盾构带压开舱过程增效泥浆的选取提供参考，从而获得良好的经济效益。
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1.一种增效泥浆的配置方法，其特征在于，所述方法包括：
2.一种增效泥浆性能测试装置，其特征在于，包括空心柱体、滤水收集模组、供压模组和数据采集模组，所述空心柱体两端分别设有顶端盖板和底端盖板，所述滤水收集模组通过所述底端盖板与所述空心柱体连通，所述供压模组通过所述顶端盖板与所述空心柱体连通，所述空心柱体内自下往上依次填充有透水石、滤层和试验地层，其中，所述试验地层内用于填充稀泥浆，所述试验地层上方用于填充浓泥浆；所述数据采集模组包括多个孔压计、多个TDR探针和数据处理终端，所述孔压计和所述TDR探针分别与所述数据处理终端电连接，所述孔压计和所述TDR探针设置在所述空心柱体与所述试验地层对应位置处，且沿所述空心柱体的高度方向间隔设置。
3.根据权利要求2所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述滤水收集模组包括计量腔，以及与所述计量腔连接的引流管，所述引流管与所述底端盖板连接，且所述引流管上设置有开关阀。
4.根据权利要求2所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述供压模组包括空气压缩机，以及与所述空气压缩机连接的气压调节装置，所述空气压缩
5.根据权利要求2所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述空心柱体的外壁设置有沿所述空心柱体高度方向设置的刻度尺。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述透水石的材质为金刚砂，所述滤层为3mm-5mm的单一粒径石英砂层，所述试验地层为盾构带压开仓所处位置的地质土样，所述滤层和所述试验地层之间设置有土工布。
7.根据权利要求2-5任意一项所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述空心柱体与所述试验地层对应位置处设置有多个安装孔，所述安装孔沿所述空心柱体的高度方向间隔设置，且在所述空心柱体的同一高度上间隔设置多个所述安装孔，在同一高度上设置的所述安装孔用于交错设置所述孔压计和所述TDR探针。
8.根据权利要求7所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述顶端盖板与所述空心柱体之间、所述底端盖板与所述空心柱体之间，以及所述安装孔处均设置有密封圈。
9.一种增效泥浆性能测试方法，采用权利要求2-8任意一项所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的增效泥浆性能测试方法，其特征在于，所述对试验地层表面形成的泥膜进行泥浆渗透过程或泥膜闭气性能测试，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种增效泥浆的配置方法，其特征在于，所述方法包括：
2.一种增效泥浆性能测试装置，其特征在于，包括空心柱体、滤水收集模组、供压模组和数据采集模组，所述空心柱体两端分别设有顶端盖板和底端盖板，所述滤水收集模组通过所述底端盖板与所述空心柱体连通，所述供压模组通过所述顶端盖板与所述空心柱体连通，所述空心柱体内自下往上依次填充有透水石、滤层和试验地层，其中，所述试验地层内用于填充稀泥浆，所述试验地层上方用于填充浓泥浆；所述数据采集模组包括多个孔压计、多个tdr探针和数据处理终端，所述孔压计和所述tdr探针分别与所述数据处理终端电连接，所述孔压计和所述tdr探针设置在所述空心柱体与所述试验地层对应位置处，且沿所述空心柱体的高度方向间隔设置。
3.根据权利要求2所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述滤水收集模组包括计量腔，以及与所述计量腔连接的引流管，所述引流管与所述底端盖板连接，且所述引流管上设置有开关阀。
4.根据权利要求2所述的增效泥浆性能测试装置，其特征在于，所述供压模组包括空气压缩机，以及与所述空气压缩机连接的气压调节装置，所述空气压缩机与所述气压调节装置之间通过第一管道连接，所述气压调节装置与所述顶端盖板之间通过第二管道连接，所述第一管道上设置有第一控制阀，所述第二管道...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷爱国，岳育群，柳植，潘兴良，王永喜，宋鑫龙，彭康，王岳，张生杰，丁智，尹鑫晟，李二伟，武进广，
申请(专利权)人：中铁七局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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