專利名稱：一種粗粒土泥漿滲透儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粗粒土泥漿滲透儀。
背景技術(shù)：
在工程建設(shè)中，常常在砂礫土地層中鉆孔(如灌注樁等)或開挖深槽(如防滲墻等)以便就地澆筑樁基礎(chǔ)或澆注混凝土截滲墻。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大及功能的擴(kuò)展，基礎(chǔ)工程中鉆孔灌注樁與防滲墻等開挖的深度越來越大，地層條件也越來越復(fù)雜。在砂土等粗粒土復(fù)雜地層中，如何保證鉆孔或開挖深槽的工程質(zhì)量及工程的順利進(jìn)行，受到關(guān)注。在復(fù)雜地層中提高鉆孔灌注樁或防滲墻的成孔、成槽質(zhì)量，關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是順利、安全地成孔或開槽，并保證孔、槽壁面的穩(wěn)定，現(xiàn)階段主要是利用泥漿護(hù)壁技術(shù)來維持壁面的穩(wěn)定。泥漿被稱為鉆井(孔)的血液，泥漿在地層中滲透的過程中，有可能會(huì)在孔、槽壁面上形成泥皮，但由于地下條件的復(fù)雜性以及地下施工的隱蔽性，人們很難對(duì)地下的情況有詳細(xì)的了解，特別是很難對(duì)泥漿護(hù)壁過程中泥漿的滲透情況進(jìn)行透徹的分析，對(duì)于泥皮在阻止孔、槽壁面上的土顆粒的脫落乃至槽孔的整體穩(wěn)定等方面所起作用認(rèn)識(shí)不明確，對(duì)于護(hù)壁機(jī)理缺乏的深刻了解。因此，不能對(duì)工程中出現(xiàn)的諸多問題進(jìn)行合理的預(yù)判并采取相應(yīng)的解決措施，實(shí)際施工過程中塌孔事件層出不窮，已經(jīng)嚴(yán)重地影響到工程的正常進(jìn)行?，F(xiàn)在，人們對(duì)工程中出現(xiàn)的塌孔事件會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，但處理方法還主要是依據(jù)技術(shù)人員的工程經(jīng)驗(yàn)，缺乏充分的理論依據(jù)作為指導(dǎo)。因此，很有必要通過試驗(yàn)來揭示泥漿在地層中的滲透機(jī)理，為泥漿護(hù)壁措施及槽壁穩(wěn)定分析提供理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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，用于測(cè)試泥漿護(hù)壁過程中泥漿在土體中的滲透情況，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設(shè)置并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(shè)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(jìn)水閥門與外部水源相連接，蓄水容器上還連接有豎直設(shè)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(shè)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(shè)置有控制閥門。試樣容器為試樣管，試樣管為有機(jī)玻璃制成的圓筒形狀，且其表面設(shè)置有刻度尺； 蓄水容器為蓄水箱。沙礫隔離件包括篩網(wǎng)和多孔板，篩網(wǎng)安裝在篩網(wǎng)安裝板的中心位置上，所述篩網(wǎng)安裝板緊密配合、且豎直安裝在蓄液箱內(nèi)，多孔板為中心開有多個(gè)通孔的板狀結(jié)構(gòu)，且該多孔板緊密配合、且豎直安裝在蓄水箱內(nèi)。多孔板上還貼有紗布或鋼絲網(wǎng)。篩網(wǎng)安裝板上、且位于篩網(wǎng)的外側(cè)設(shè)置有0型圈，多孔板上、且位于多個(gè)通孔的外側(cè)也設(shè)置有0型圈；試樣管的兩端均固定有連接筒，兩個(gè)連接筒的外端分別與兩個(gè)0型圈固定連接。篩網(wǎng)安裝板和多孔板上對(duì)應(yīng)分布有多個(gè)連接螺栓安裝孔，在該對(duì)應(yīng)的連接螺栓安裝孔之間安裝有連接螺栓。本發(fā)明的有益效果是，能夠真實(shí)模擬泥漿在地層土體中的滲透過程，用于測(cè)試泥漿護(hù)壁過程中，泥漿在土體中的滲透情況。在試驗(yàn)過程中，通過改變?cè)嚇油馏w的顆粒級(jí)配情況、粒徑大小、孔隙特征來模擬不同地層條件下泥漿在土體中的滲透情況；由于在不同開挖深度處的地層中，泥漿滲透時(shí)的壓力是不同的，因此，可以通過改變?cè)嚇油馏w兩側(cè)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(duì)泥漿的滲透也會(huì)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(zhì)的泥漿在地層中的滲透特征，進(jìn)而分析泥漿特性對(duì)于滲透過程的影響。此外，還可以通過試驗(yàn)分析泥皮的形成過程，并對(duì)泥皮的抗?jié)B性能進(jìn)行研究。利用本發(fā)明進(jìn)行以上試驗(yàn)研究，對(duì)泥漿的滲透特性和滲透機(jī)理做進(jìn)一步的探討，以獲取更為深入的認(rèn)識(shí)。


圖1是本發(fā)明粗粒土泥漿滲透儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中多孔板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是連接筒和試樣管的裝配關(guān)系圖；其中，1.泥漿管，2.蓄泥箱，3.控制閥門，4.蓄液箱，5.篩網(wǎng)，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(jìn)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(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設(shè)置并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(jī)玻璃制成的圓筒形狀，且其表面設(shè)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(shè)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(shè)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(jìn)水閥門13與外部水源相連接，蓄水箱10上還連接有豎直設(shè)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，并分別通過泥漿管氣壓閥14和水管氣壓閥15進(jìn)行控制，為試樣兩邊施加壓力控制水頭。結(jié)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(shè)置有沙礫隔離件。沙礫隔離件包括篩網(wǎng)5和多孔板9。篩網(wǎng)5安裝在篩網(wǎng)安裝板的中心
4位置上，篩網(wǎng)安裝板的形狀和蓄液箱4內(nèi)腔的豎直剖面形狀一致，篩網(wǎng)安裝板緊密配合、且豎直安裝在蓄液箱4內(nèi)。篩網(wǎng)5既可以有效地阻止砂礫石通過，又不會(huì)影響泥漿的滲透，使本發(fā)明能真實(shí)模擬實(shí)際地層中的豎直開挖面。多孔板9為中心開有多個(gè)通孔的板狀結(jié)構(gòu)， 多孔板9的形狀和蓄水箱10內(nèi)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(nèi)。多孔板9的作用是，在滲透試驗(yàn)過程中，起到防止砂、石從試樣管8向蓄水箱 10內(nèi)擴(kuò)散。當(dāng)試驗(yàn)所用的土體試樣顆粒較細(xì)時(shí)，在多孔板9上貼有紗布或鋼絲網(wǎng)，這樣既能有效隔砂，還不影響到水的流動(dòng)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如圖4所示，在篩網(wǎng)安裝板上、且位于篩網(wǎng)5的外側(cè)設(shè)置有0型圈16，在多孔板9 上、且位于多個(gè)通孔的外側(cè)也設(shè)置有0型圈16。試樣管8的兩端均固定有金屬材質(zhì)的連接筒6，兩個(gè)連接筒6的外端分別與兩個(gè)0型圈16固定連接。0型圈16實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)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(fā)生。篩網(wǎng)安裝板和多孔板9上對(duì)應(yīng)分布有多個(gè)連接螺栓安裝孔17，在該對(duì)應(yīng)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(gè)整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，方便試驗(yàn)操作。本發(fā)明的裝配及進(jìn)行滲透試驗(yàn)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(nèi)，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(gè)整體，在蓄液箱4的內(nèi)部安裝篩網(wǎng)5。通過試樣管8的一側(cè)進(jìn)行裝樣，將一定孔隙比和級(jí)配的砂礫石料均勻地裝入試樣管8中，試樣裝完后，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(cè)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(fā)明的組裝及裝樣的過程完畢。步驟二 試樣浸水并抽氣飽和關(guān)閉水管氣壓閥15，使進(jìn)水閥門13與外部水源連通進(jìn)水，試樣進(jìn)水的過程一定要慢，讓試樣中的空氣有足夠的時(shí)間排出，試樣完全浸水后，關(guān)閉注泥漿液閥門12、進(jìn)水閥門 13和水管氣壓閥15，并讓泥漿管氣壓閥14與真空泵連接，進(jìn)行抽氣飽和。抽氣飽和完畢后，關(guān)閉控制閥門3，將本發(fā)明裝置整體放在操作臺(tái)上，并把水排盡， 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(shí)放掉水管11中的水至試驗(yàn)所需高度，至此試驗(yàn)準(zhǔn)備工作完畢。步驟三增大泥側(cè)壓力開始試驗(yàn)先往試樣兩邊施加相同的氣壓，穩(wěn)定一段時(shí)間后記錄下此時(shí)泥漿管1與水管11內(nèi)液體的高度，然后增大泥漿側(cè)氣壓同時(shí)打開控制閥門3，至此試驗(yàn)正式開始。由于泥側(cè)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(cè)發(fā)生滲透。步驟四讀數(shù)讀數(shù)工作主要觀察和記錄兩部分內(nèi)容按一定的時(shí)間間隔記錄泥漿管1、水管11內(nèi)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(shí)間間隔記錄泥漿在試樣管8內(nèi)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(guān)閉控制閥門3，從注泥漿液閥門12和進(jìn)水閥門13分別將泥漿和水排出，然后松開連接螺栓7，進(jìn)行試樣管8的清理和其余部分的拆卸。本發(fā)明能夠真實(shí)的模擬在采用泥漿護(hù)壁技術(shù)來維持槽、孔壁面穩(wěn)定的情況下，泥漿在地層中滲透過程的試驗(yàn)裝置，以便能夠通過試驗(yàn)更好的探究泥漿在粗粒土等復(fù)雜地層中的流動(dòng)和凝固特性以及滲透機(jī)理，認(rèn)清泥漿的滲透過程、泥皮的形成過程以及泥漿的護(hù)壁機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)工程實(shí)踐，為工程中現(xiàn)存的實(shí)際問題提供充實(shí)的理論依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，包括水平設(shè)置并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(shè)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(jìn)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(shè)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(shè)置有沙礫隔離件。
2.按照權(quán)利要求1所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，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(shè)置有控制閥門 ⑶。
3.按照權(quán)利要求2所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，所述試樣容器為試樣管 (8)，所述試樣管(8)為有機(jī)玻璃制成的圓筒形狀，且其表面設(shè)置有刻度尺；所述蓄水容器為蓄水箱(10)。
4.按照權(quán)利要求3所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，所述沙礫隔離件包括篩網(wǎng) (5)和多孔板(9)，所述篩網(wǎng)(5)安裝在篩網(wǎng)安裝板的中心位置上，所述篩網(wǎng)安裝板緊密配合、且豎直安裝在所述蓄液箱內(nèi)，所述多孔板(9)為中心開有多個(gè)通孔的板狀結(jié)構(gòu)，且該多孔板(9)緊密配合、且豎直安裝在蓄水箱(10)內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求4所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，所述多孔板(9)上貼有紗布或鋼絲網(wǎng)。
6.按照權(quán)利要求4所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，所述篩網(wǎng)安裝板上、且位于篩網(wǎng)( 的外側(cè)設(shè)置有0型圈(16)，所述多孔板(9)上、且位于多個(gè)通孔的外側(cè)也設(shè)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(gè)連接筒(6)的外端分別與兩個(gè)0型圈(16)固定連接。
7.按照權(quán)利要求1、4或5所述的粗粒土泥漿滲透儀，其特征在于，所述篩網(wǎng)安裝板和所述多孔板(9)上對(duì)應(yīng)分布有多個(gè)連接螺栓安裝孔(17)，在該對(duì)應(yīng)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(fā)明公開了一種粗粒土泥漿滲透儀，包括水平設(shè)置并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(shè)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(jìn)水閥門與外部水源相連接，蓄水容器上還連接有豎直設(shè)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(shè)置有沙礫隔離件。本發(fā)明能模擬泥漿在地層土體中的滲透過程，用于測(cè)試泥漿護(hù)壁過程中泥漿在土體中的滲透情況，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102419298SQ20111033368
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者楊扶銀, 楊春鳴, 邵生俊 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)