本實用新型涉及土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種盾構(gòu)渣土改良中關(guān)于混合物塑流性指標的量測的試驗方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著國家高速發(fā)展軌道交通，隧道施工技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，土壓平衡盾構(gòu)在隧道施工中起著無法取代的地位，而土壓平衡盾構(gòu)施工成功的關(guān)鍵就是將從開挖面上切削下來的渣土在土倉內(nèi)形成一種塑性流動狀態(tài)，塑性流動狀態(tài)的渣土在對開挖面施加土壓力的同時能夠通過螺旋輸送機管道排出土倉，使盾構(gòu)連續(xù)掘進，但土壓平衡盾構(gòu)在不同的地層中掘進會遇到諸多問題，表現(xiàn)如下：

1、刀盤作為盾構(gòu)機的一個關(guān)鍵部件，在地下掘進會遇到不同地層，從淤泥、粘土到硬巖等，刀盤在一定轉(zhuǎn)速和壓力下，安裝于盾構(gòu)機上的刀具承受很高的荷載和溫度，惡劣的工作條件會降低刀具的使用壽命；

2、由于開挖土缺乏流動性，在盾構(gòu)機推進壓力的作用和較高的溫度環(huán)境下，在土倉內(nèi)發(fā)生壓密、固結(jié)排水，形成“泥餅”，造成螺旋輸送機管道堵塞以及刀具工作效率降低，從而影響掘進；

3、當在含水量大的地層中工作時，螺旋機排土器出口處出現(xiàn)噴涌，導致渣土在土倉中堆積以及隧道內(nèi)積水，影響掘進效率。

所以，通過對混合物塑流性指標的定量量測，確定盾構(gòu)掘進過程中適當?shù)脑粮牧际┕?shù)進行渣土改良，顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種能夠有效、精確地定量量測混合物塑流性指標的裝置。

本實用新型所要解決的第二個技術(shù)問題是提通過本實用新型的裝置，所進行的渣土改良混合物塑流性指標的量測的試驗方法。

為了解決第一個技術(shù)問題：本實用新型提出了一種量測盾構(gòu)渣土改良混合物塑流性的試驗方法及裝置，包括主動軸和外盤，搖臂水平橫向連接主動軸，兩個彈簧測力計設(shè)置于搖臂兩端。

彈簧測力計由頂部開口容器和底部開口容器以及彈簧構(gòu)成，頂部開口容器倒置于底部開口容器中，并通過彈簧彈性連接，彈簧測力計刻度盤位于頂部開口容器外表面，在頂部開口容器受力的過程中壓縮彈簧，使得頂部開口容器的一部分縮進底部開口容器中，通過讀取彈簧測力計刻度盤，可計算得出受力大?。?/p>

主動軸水平刻度盤位于主動軸外側(cè)表面，外盤水平刻度盤位于外盤外側(cè)表面。

外盤內(nèi)部設(shè)置有與主動軸連接的攪拌葉片和與外盤內(nèi)側(cè)壁連接的攪拌葉片；在攪拌葉片中間位置還設(shè)置有與主動軸相通的管道注劑通道；主動軸內(nèi)部中空，其一端設(shè)有開口，另一端密封；氣壓輸入管和改良劑輸入管并聯(lián)后接入到主動軸的上端開口上；使用時，分別通過氣壓輸入管和改良劑輸入管，輸入氣壓和改良劑，在氣壓和主動軸旋轉(zhuǎn)的共同作用下，改良劑從注劑通道散出。

外盤內(nèi)部中空，底面封閉，外盤頂面安裝有外盤頂蓋。

為了解決第二個技術(shù)問題：利用本實用新型的上述的實驗裝置，所進行的一種盾構(gòu)渣土改良混合物塑流性指標的定量量測的試驗方法，具體包括兩步驟：第一步推動彈簧測力計以水平轉(zhuǎn)動搖臂，當主動軸與外盤均作勻角速度轉(zhuǎn)動后，外盤的角速度ω_pi和主動軸的角速ω_ai度會有一個差值Δω_i；當主動軸與外盤均作勻角速度轉(zhuǎn)動時，讀出在相同長度時間Δt_i內(nèi)主動軸外側(cè)表面水平刻度盤上的刻度改變量及外盤外側(cè)水平表面刻度盤上的刻度改變量，得到主動軸轉(zhuǎn)動角度Δθ_ai及外盤轉(zhuǎn)動角度Δθ_pi；讀出彈簧測力計內(nèi)彈簧受壓力時的長度變化量Δx_i；量測彈簧測力計中軸線與主動軸中軸線間距L；第二步，改變推力，重復第一步操作，當主動軸與外盤均作勻角速度轉(zhuǎn)動后，得到多組Δt_i內(nèi)Δθ_ai、Δθ_pi、Δx_i，并按照公式1至公式5分別計算Δω_i、ω_ai、ω_pi、F_i和T，通過計算在不同力F_i的作用下主動軸與外盤均作勻角速度轉(zhuǎn)動時的角速度差Δω_i，能夠精確得到主動軸與外盤作勻角速度轉(zhuǎn)動時的角速度差與主動軸轉(zhuǎn)動角速度間的關(guān)系曲線，通過能量衰減損耗定量反映渣土改良混合物塑流性；通過精確得到主動軸與外盤均作勻角速度轉(zhuǎn)動時的角速度差與主動軸角速度之比(Δω_i/ω_ai)和主動軸轉(zhuǎn)動力矩T_i、主動軸推動力F_i間的關(guān)系曲線。

附圖說明

圖1是本實用新型一種量測盾構(gòu)渣土改良混合物塑流性的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是外盤剖面示意圖。

圖3是彈簧測力計正面圖以及剖面圖。

1.外盤、2.主動軸、3.搖臂、4.彈簧測力計、5.外盤水平刻度盤、6.主動軸水平刻度盤、7.主動軸攪拌葉片、8.外盤的攪拌葉片、9.氣壓輸入管、10改良劑輸入管、11彈簧測力計刻度盤，12頂部開口容器，13彈簧，14頂部開口容器、15.外盤上蓋、16.注劑通道

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細說明:

實施例1

參見圖1和圖2，本實用新型提供的實現(xiàn)盾構(gòu)渣土改良混合物塑流性指標定量量測的試驗裝置，包括主動軸2和外盤1，搖臂3水平橫向連接主動軸2，兩個大小和規(guī)格相同的彈簧測力計4分別垂直設(shè)置于搖臂3兩端。彈簧測力計4詳圖如圖3所示，彈簧測力計4由頂部開口容器12和底部開口容器14以及彈簧13構(gòu)成，頂部開口容器12倒置于底部開口容器14中，并通過彈簧13彈性連接，彈簧測力計刻度盤11位于頂部開口容器12外表面，在頂部開口容器12受力的過程中，壓縮彈簧13，使得頂部開口容器12的一部分縮進底部開口容器14中，通過讀取彈簧測力計刻度盤11，可計算得出受力大小。

主動軸水平刻度盤6位于主動軸2外側(cè)表面，外盤水平刻度盤5位于外盤1外側(cè)表面，主動軸水平刻度盤6和外盤水平刻度盤5上的刻度分別均勻分割主動軸2的外側(cè)周長與外盤1的外側(cè)周長，其作用是分別用于測量單位時間內(nèi)刻度的變化量即為主動軸和外盤的角速度。

外盤1內(nèi)部設(shè)置有與主動軸2連接的攪拌葉片7和與外盤內(nèi)側(cè)壁連接的攪拌葉片8。在攪拌葉片7中間位置還設(shè)置有與主動軸2相通的管道注劑通道16。主動軸2內(nèi)部中空，其一端設(shè)有開口，另一端密封；氣壓輸入管9和改良劑輸入管10并聯(lián)后接入到主動軸2的上端開口上。使用時，分別通過氣壓輸入管9和改良劑輸入管10，輸入氣壓和改良劑，在氣壓和主動軸2旋轉(zhuǎn)的共同作用下，改良劑從注劑通道16散出。

外盤1內(nèi)部中空，底面封閉，外盤頂面安裝有外盤頂蓋15，所形成的封閉空間稱為土倉。打開頂蓋向外盤內(nèi)盛放渣土試樣，進行渣土試樣改良試驗時安裝頂蓋封閉外盤頂面即可。