[发明专利]一种水平式模拟成层地层泥浆渗透及土体力学特性变化测试装置

权利要求书

1.一种水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法, 其特征在于：使用水平式室内模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试装置，该装置包括试验透明的筒体、加压机构、土体测量机构、扫描电子显微镜和支承机构；所述试验透明的筒体包括：试验有机玻璃筒体上侧、试验有机玻璃筒体下侧、左盖板、右盖板和滤水量测定机构；有机玻璃筒体上侧和有机玻璃筒体下侧通过螺栓固定连接，左盖板和右盖板与有机玻璃筒体通过螺栓固定连接，左盖板设有排水管，排水管下方接滤水量测量机构；所述的滤水量测量机构包括放置于地面的电子秤和电子秤上方的量筒；有机玻璃筒体上侧设有透明刻度线、注浆孔、安全阀安装孔和压力表安装孔；有机玻璃筒体下侧设有排浆孔；右盖板设有与加压机构相连的进气孔；加压机构包括加压气泵、进气管和压力表,加压气泵通过进气管连接至右盖板处的进气孔上，压力表安装于试验有机玻璃筒体上侧的压力表孔；加压气泵通过自动调节控制其加压值；所述土体测量机构包括对称设置在筒体内的土压力盒与孔压力计，土压力盒和孔压力计分别通过数据线与设置在筒体一侧的静态应变测试仪连接；扫描电子显微镜用于观测泥浆渗透前后土体微观结构变化及渗透形成泥膜的性能，支承机构置于筒体下侧，以保证筒体在试验过程中的稳定；测试方法具体包括以下步骤：

步骤S1: 用螺栓和密封垫将有机玻璃筒体上侧和有机玻璃筒体下侧与左盖板连接；

步骤S2:将连接好的试验有机筒体中依次加入透水石、饱和成层土体、土压力盒与孔压力计、饱和成层土体，并用右盖板将试验有机玻璃筒体密封后水平放置，其中在土压力盒与孔压力计处取试验块体进行后期的电镜测试；

步骤S3:向水平放置的试验有机玻璃筒体内注入泥浆；

步骤S4:在土体测量机构正常运行的情况下，通过进气孔向试验有机玻璃筒体加压；

步骤S5:通过DH3816静态应变测试仪采集土压力与孔压力试验数据，并在渗透稳定后观测滤水量；

步骤S6:渗透完成后，取土压力盒与孔压力计处与步骤S2中试验块体相同大小的试验块体，测量泥膜的厚度并取相同大小的泥膜试验块体；

步骤S7：将步骤S2与步骤S6中所取得的试验块体用来进行扫描电镜测试，并观测渗透前后的土体微观情况。

2.根据权利要求1所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：与有机玻璃筒体连接固定的左盖板和右盖板，侧壁上均设有与有机玻璃筒体配合的凹槽，凹槽内设有密封圈再通过螺栓将左盖板和右盖板与有机玻璃筒体固定。

3.根据权利要求1所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：上侧有机玻璃筒体在靠近右盖板处存在注浆孔、安全阀安装孔及压力表安装孔，且在上侧有机玻璃筒体圆弧顶部存在透明刻度线；下侧有机玻璃筒体在靠近右盖板处存在排浆孔；上侧有机玻璃筒体和下侧有机玻璃筒体在距离左盖板15cm与40cm处存在数据线连接孔口。

4.根据权利要求3所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：上侧有机玻璃筒体和下侧有机玻璃筒体的左侧上对称开设有安装孔，土压力盒与孔压力计的数据线通过橡胶塞密封安装在安装孔内。

5.根据权利要求4所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：右盖板的进气孔连接圆柱状小型管道，圆柱状小型管道上设置有两阀门和防泄漏运动瓶口状孔口，防泄漏运动瓶口状孔口放置于两阀门中间位置。

6.根据权利要求1所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：土体测量系统中土压力和超孔隙水压力通过电脑自动采集数据，采集周期为2s，土压力盒与孔压力计通过数据线与DH3816静态应变测试仪相连接，DH3816静态应变测试仪再与电脑相连接，在固定软件内进行相应的数据采集。

7.根据权利要求6所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：所述支承机构为三角支架和其上方设置的试验有机玻璃筒体的U型支撑环，且支承机构为成对布置于有机玻璃筒体左右侧。

8.根据权利要求1所述的水平式模拟成层地层泥浆渗透及地层土体力学特性变化的测试方法，其特征在于：在步骤S5中进一步包括，当压力表中所指示的压力瞬时稍有下降，或者听到量筒中有进气的声音，或者量筒开始有水滴时开始记录时间，并且测量从计时开始到最终渗透结束时所能产生的滤水总量。