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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，包括设备固定台和固定设置在所述设备固定台上的可变速推杆系统、储浆针筒和盛水容器，所述盛水容器包括底板、筒体、筒盖、止回阀和虹吸管，所述止回阀设置于所述筒体侧壁，所述虹吸管的一端由所述筒盖上预留的小孔穿入，伸入所述盛水容器中。本发明可以实现对不同地下水流速条件下的同步注浆浆液抗水分散性能的测试评估，尤其可以通过本发明评价抗分散剂对浆液的抗水分散改良效果，为研究抗分散剂性能优化及抗水分散同步注浆浆液的配置提供评判依据。

主权项：1.一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：包括设备固定台4和固定设置在所述设备固定台4上的可变速推杆系统1、储浆针筒2和盛水容器3，所述盛水容器3包括底板、筒体、筒盖5、止回阀7和虹吸管6，所述止回阀7设置于所述筒体侧壁，所述虹吸管6的一端由所述筒盖5上预留的小孔穿入，伸入所述盛水容器3中；所述可变速推杆系统1包括动力装置和推杆顶进速度调节显示装置；所述储浆针筒2的出浆口外径与止回阀7的内径相同；所述可变速推杆系统1中的推杆、储浆针筒2和止回阀7，三者的轴线均处于一条水平线上；采用上述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置进行试验的方法，其包括以下步骤：1抽取待测浆液：用储浆针筒抽取待测浆液至标定刻度线；2安装储浆针筒：将可变速推杆系统的推杆缩至最短位置，再将步骤1的储浆针筒水平放置于设备固定台对应位置，然后将止回阀上的接头与储浆针筒密封连接；3注入洁净水样：将洁净水倒入盛水容器中直至水面与预定刻度线齐平，同时将筒盖盖紧；4进行抗水分散试验：首先将可变速推杆系统中的推杆缓缓推进，直到推杆端头与储浆针筒的活塞端头刚贴合；然后确定试验装置推进速度v，并设置可变速推杆系统的推进速度为v；最后，启动可变速推杆系统使得浆液以v的速度匀速推入到盛水容器中，当浆液完全推入盛水容器后，关闭可变速推杆系统；5取样测试：静置规定时间后，将虹吸管的一端通过筒盖的预留小孔伸入到盛水容器中的水样规定位置，挤压虹吸管另一端提取水样，分别测试水样的浊度及pH。

全文数据：一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置及方法技术领域本发明属于隧道及地下工程试验领域，具体涉及一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置及方法。背景技术在近年来盾构隧道施工过程中，常常会遇到诸如高渗透性地层、富水岩溶环境、以及裂隙发育的富水岩质地层等富水环境。在这种特殊的地层环境下，盾尾间隙被地下水充填，极易造成同步注浆作业时普通注浆浆液的稀释，使原有浆液水胶比等参数发生巨大变化，进而存在注浆圈胶凝时间延长甚至不凝结、后期强度严重不足的风险，这将对注浆圈硬化后物理力学性能及耐久性带来严重影响。因此，为保证富水地层条件下的同步注浆注浆圈性能，需要对目前所使用的水泥基普通注浆浆液性能进行提升，在保证原有浆液流动性、稳定性、胶凝时间、后期强度等性能前提下，提高其抗水分散性，以期获得一种工作性能优良、成本低廉的水泥基抗水分散同步注浆浆液。关于水泥基材料的抗水分散性试验方面的规范标准，目前仅在DLT5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》中有详细的试验方法及评价标准，但也仅限于对水下混凝土的评价。而在对同步注浆浆液抗分散性能的试验研究中，试验方法也主要是参照上述试验规程进行。但水下混凝土与同步注浆浆液在进入水环境的路径与方式仍存在明显区别，同步注浆施工过程中浆液通过注浆系统水平进入盾尾间隙，浆液运移路线受重力影响较小，直接采用上述试验规程并不能模拟这一注浆过程。因此，需对原有抗水分散性能试验方法进行改进，以适应同步注浆浆液抗水分散性能评价。发明内容本发明的目的在于：提供一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置及方法，通过调整浆液被推入水中的速度，以改变静水与浆液的相对运动速度。本发明可以实现地下水流在不同流速条件下对浆液冲刷稀释作用的模拟，以评价浆液的抗水分散性能，尤其可以通过本发明评价抗分散剂对浆液的抗水分散改良效果，为研究抗分散剂性能优化及抗水分散同步注浆浆液的配置提供评判依据。本发明采用的技术方案如下：一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，包括设备固定台和固定设置在所述设备固定台上的可变速推杆系统、储浆针筒和盛水容器，盛水容器包括底板、筒体、筒盖、止回阀和虹吸管，止回阀设置于所述筒体侧壁，虹吸管的一端由所述筒盖上预留的小孔穿入，伸入盛水容器中。进一步地，可变速推杆系统包括动力装置和推杆顶进速度调节显示装置。进一步地，储浆针筒的出浆口外径与止回阀的内径相同。进一步地，可变速推杆系统中的推杆、储浆针筒和止回阀，三者的轴线均处于一条水平线上。进一步地，盛水容器通过底板与设备固定台螺栓连接。采用上述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：1抽取待测浆液：用储浆针筒抽取待测浆液至标定刻度线；2安装储浆针筒：将可变速推杆系统的推杆缩至最短位置，再将步骤1的储浆针筒水平放置于设备固定台对应位置，然后将止回阀上的接头与储浆针筒密封连接；3注入洁净水样：将洁净水倒入盛水容器中直至水面与预定刻度线齐平，同时将筒盖盖紧；4进行抗水分散试验：首先将可变速推杆系统中的推杆缓缓推进，直到推杆端头与储浆针筒的活塞端头刚贴合；然后确定试验装置推进速度v，并设置可变速推杆系统的推进速度为v；最后，启动可变速推杆系统使得浆液以v的速度匀速推入到盛水容器中，当浆液完全推入盛水容器后，关闭可变速推杆系统；5取样测试：静置规定时间后，将虹吸管的一端通过筒盖的预留小孔伸入到盛水容器中的水样规定位置，挤压虹吸管另一端提取水样，分别测试水样的浊度及pH。进一步地，确定试验装置推进速度v的具体步骤为：首先确定与相关工程实际相匹配的地下水流速，然后根据水流与浆液的相对速度关系，确定试验装置对应的推进速度v。所述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置的应用，通过调整试验装置的推进速度，模拟地下水在不同流速条件下对浆液的冲刷稀释作用，以获取不同流速条件下浆液的抗水分散性能。所述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置的应用，通过更换不同类型、不同参数的抗分散剂并对相应的浆液进行单一推进速度条件下抗水分散试验，实现不同类型抗分散剂对浆液抗水分散性能对比研究。所述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置的应用，通过同时调整抗分散剂的用量及装置推进速度，并进行一系列抗水分散性能试验，实现抗分散剂在不同掺量及水流条件下对浆液抗水分散性能的影响规律，进一步可以获取不同水流条件下抗分散剂的合理用量。所述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置的应用，通过调整不同推进速度、不同抗分散剂掺量、不同种类及参数的抗分散剂，以及调整浆液的基础配合比，进行抗水分散试验后进行结果测定，通过对数据的综合比对分析，结合实际工程应用效果，建立同步注浆抗水分散性能评价标准。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明通过调整试验装置的推进速度，可以模拟地下水在不同流速条件下对浆液的冲刷稀释作用，以获取不同流速条件下浆液的抗水分散性能；2、通过更换不同类型、不同参数的抗分散剂并对相应的浆液进行单一推进速度条件下抗水分散试验，可以实现不同类型抗分散剂对浆液抗水分散性能对比研究；3、通过同时调整抗分散剂的用量及装置推进速度，并进行一系列抗水分散性能试验，可以实现抗分散剂在不同掺量及水流条件下对浆液抗水分散性能的影响规律，进一步可以获取不同水流条件下抗分散剂的合理用量；4、通过调整不同推进速度、不同抗分散剂掺量、不同种类及参数的抗分散剂，以及调整浆液的基础配合比，并采用本发明进行一系列的抗水分散试验后进行结果测定，通过对数据的综合比对分析，结合实际工程应用效果，可进一步建立同步注浆抗水分散性能评价标准。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明试验装置的示意图；图2为本发明试验装置的侧视图；图中标记：1-可变速推杆系统，2-储浆针筒，3-盛水容器，4-设备固定台，5-筒盖，6-虹吸管，7-止回阀。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例本发明较佳实施例提供的一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，包括设备固定台4和固定设置在所述设备固定台4上的可变速推杆系统1、储浆针筒2和盛水容器3，盛水容器3包括底板、筒体、筒盖5、止回阀7和虹吸管6，止回阀7设置于筒体侧壁，虹吸管6的一端由所述筒盖5上预留的小孔穿入，伸入盛水容器3中；所述储浆针筒2、盛水容器3及设备固定台4均采用有机玻璃制作；止回阀7设置于筒体侧壁，可防止盛水容器3内的水倒灌，同时又能保证储浆针筒2中的测试浆液注入盛水容器3内；虹吸管6的一端由筒盖5上预留的小孔穿入后，伸入盛水容器3中的试验水样中，方便试验完成后水样的提取与测试。其中，可变速推杆系统1包括动力装置和推杆顶进速度调节显示装置，推杆顶进速度调节显示装置可实现推杆顶进速度的调节及显示。其中，储浆针筒2的出浆口外径与止回阀7的内径相同，以便止回阀7与出浆口采用对接接头密封连接。其中，可变速推杆系统1中的推杆、储浆针筒2以及止回阀7，三者的轴线均应处于一条水平线上，如图2所示，以保证可变速推杆系统1中的推杆能以均匀的速度及推力将储浆针筒2中的待测浆液匀速通过止回阀7注入盛水容器3中。其中，盛水容器3通过所述底板与设备固定台4螺栓连接，盛水容器3通过底板与设备固定台4采用快拆螺栓相连，以方便盛水容器3的快速拆卸安装。采用上述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：1抽取待测浆液：用储浆针筒抽取待测浆液至标定刻度线；2安装储浆针筒：将可变速推杆系统的推杆缩至最短位置，再将步骤1的储浆针筒水平放置于设备固定台对应位置，然后将止回阀上的接头与储浆针筒密封连接；3注入洁净水样：将洁净水倒入盛水容器中直至水面与预定刻度线齐平，同时将筒盖盖紧；4进行抗水分散试验：首先将可变速推杆系统中的推杆缓缓推进，直到推杆端头与储浆针筒的活塞端头刚贴合；然后确定试验装置推进速度v，并设置可变速推杆系统的推进速度为v；最后，启动可变速推杆系统使得浆液以v的速度匀速推入到盛水容器中，当浆液完全推入盛水容器后，关闭可变速推杆系统；5取样测试：静置规定时间后，将虹吸管的一端通过筒盖的预留小孔伸入到盛水容器中的水样规定位置，挤压虹吸管另一端提取水样，分别测试水样的浊度及pH。其中，确定试验装置推进速度v的具体步骤为：首先确定与相关工程实际相匹配的地下水流速，然后根据水流与浆液的相对速度关系，确定试验装置对应的推进速度v。所述用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，通过调整试验装置的推进速度，模拟地下水在不同流速条件下对浆液的冲刷稀释作用，以获取不同流速条件下浆液的抗水分散性能；通过更换不同类型、不同参数的抗分散剂并对相应的浆液进行单一推进速度条件下抗水分散试验，实现不同类型抗分散剂对浆液抗水分散性能对比研究；通过同时调整抗分散剂的用量及装置推进速度，并进行一系列抗水分散性能试验，实现抗分散剂在不同掺量及水流条件下对浆液抗水分散性能的影响规律，进一步可以获取不同水流条件下抗分散剂的合理用量；通过调整不同推进速度、不同抗分散剂掺量、不同种类及参数的抗分散剂，以及调整浆液的基础配合比，进行抗水分散试验后进行结果测定，通过对数据的综合比对分析，结合实际工程应用效果，建立同步注浆抗水分散性能评价标准。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：包括设备固定台4和固定设置在所述设备固定台4上的可变速推杆系统1、储浆针筒2和盛水容器3，所述盛水容器3包括底板、筒体、筒盖5、止回阀7和虹吸管6，所述止回阀7设置于所述筒体侧壁，所述虹吸管6的一端由所述筒盖5上预留的小孔穿入，伸入所述盛水容器3中。2.根据权利要求1所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：所述可变速推杆系统1包括动力装置和推杆顶进速度调节显示装置。3.根据权利要求1所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：所述储浆针筒2的出浆口外径与止回阀7的内径相同。4.根据权利要求1所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：所述可变速推杆系统1中的推杆、储浆针筒2和止回阀7，三者的轴线均处于一条水平线上。5.根据权利要求1所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置，其特征在于：所述盛水容器3通过所述底板与设备固定台4螺栓连接。6.采用权利要求1-5中任一项所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：1抽取待测浆液：用储浆针筒抽取待测浆液至标定刻度线；2安装储浆针筒：将可变速推杆系统的推杆缩至最短位置，再将步骤1的储浆针筒水平放置于设备固定台对应位置，然后将止回阀上的接头与储浆针筒密封连接；3注入洁净水样：将洁净水倒入盛水容器中直至水面与预定刻度线齐平，同时将筒盖盖紧；4进行抗水分散试验：首先将可变速推杆系统中的推杆缓缓推进，直到推杆端头与储浆针筒的活塞端头刚贴合；然后确定试验装置推进速度v，并设置可变速推杆系统的推进速度为v；最后，启动可变速推杆系统使得浆液以v的速度匀速推入到盛水容器中，当浆液完全推入盛水容器后，关闭可变速推杆系统；5取样测试：静置规定时间后，将虹吸管的一端通过筒盖的预留小孔伸入到盛水容器中的水样规定位置，挤压虹吸管另一端提取水样，分别测试水样的浊度及pH。7.根据权利要求6所述的用于盾构同步注浆抗水分散性测试的试验装置进行试验的方法，其特征在于：确定试验装置推进速度v的具体步骤为：首先确定与相关工程实际相匹配的地下水流速，然后根据水流与浆液的相对速度关系，确定试验装置对应的推进速度v。

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