用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置及试验方法

1.用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，包括土箱（1），所述土箱（1）的内部固定连接有支撑板（6），所述支撑板（6）顶端内壁呈方台状，所述支撑板（6）的底端固定连接有泥水输送管（4），所述泥水输送管（4）贯穿至土箱（1）的一端外部，所述支撑板（6）位于泥水输送管（4）的顶端开设有贯穿至支撑板（6）顶端外部的排放口（7），所述支撑板（6）的上方设置有泥水分离层（5），其特征在于，所述土箱（1）的一侧开设有贯穿至土箱（1）内部的开口（8），所述土箱（1）位于开口（8）的内部设置有封堵机构（3），所述封堵机构（3）用于对开口（8）的端口进行限位封堵；所述支撑板（6）的顶端设置有升降机构（2），所述升降机构（2）用于对泥水分离层（5）更换；所述升降机构（2）包括有：升降组件，推送组件；设置在支撑板（6）顶端，且对泥水分离层（5）进行套接的升降组件，用于带动泥水分离层（5）升降；设置在封堵机构（3）一侧的推送组件，用于对封堵机构（3）卡合固定；所述封堵机构（3）包括有：通过转轴转动连接在土箱（1）位于开口（8）内部的封堵翻板（305），所述封堵翻板（305）的内部上下滑动连接有联动滑板（304），所述联动滑板（304）的顶端对称固定连接有两组连接滑杆（303），一组所述连接滑杆（303）设置有多个，多个所述连接滑杆（303）横向等距固定在联动滑板（304）的顶端，所述连接滑杆（303）的顶端固定连接有定位插块（301），所述定位插块（301）贯穿封堵翻板（305）至土箱（1）的内部，所述连接滑杆（303）的外壁套接有弹簧（302），所述弹簧（302）的两端端部分别与定位插块（301）的外壁和封堵翻板（305）的内壁相接触；所述升降组件包括有：安装在土箱（1）远离开口（8）一侧外壁的电机（2013），所述电机（2013）的输出端固定连接有丝杆（2012），所述丝杆（2012）位于土箱（1）的内部，且与支撑板（6）通过转轴转动连接，所述丝杆（2012）的外壁套接有与支撑板（6）纵向滑动连接的联动推板（2011），所述联动推板（2011）的内壁开设有与丝杆（2012）外壁螺纹相互吻合的内螺纹，所述联动推板（2011）的外壁对称固定连接有两个与土箱（1）纵向滑动连接的移动推板（209），所述泥水分离层（5）的上表面设置有固定套架（2016），所述固定套架（2016）的顶端固定连接有与土箱（1）固定连接的导水框（2017），所述导水框（2017）内壁的顶端呈斜面状，所述固定套架（2016）的内部滑动连接有封堵滑板（205），所述封堵滑板（205）的外壁对称固定连接有两个连接滑架（2010），两个所述连接滑架（2010）分别与两个移动推板（209）固定连接；所述固定套架（2016）的底端对称固定连接有两组与支撑板（6）固定连接的导向杆（2015），一组所述导向杆（2015）设置有多个，多个所述导向杆（2015）固定连接在固定套架（2016）的底端，所述固定套架（2016）的下表面设置有升降支架（2014），所述升降支架（2014）的外形呈L字状，且与泥水分离层（5）的下表面以及侧面相接触，所述升降支架（2014）的顶端开设有多个贯穿至升降支架（2014）底端外部的排水孔，所述升降支架（2014）的外壁对称固定连接有两个升降套板（206），两个所述升降套板（206）分别滑动套接在两组导向杆（2015）的外壁，且分别与两个移动推板（209）的外壁相接触，两个所述升降套板（206）相互远离的一端均固定连接有与土箱（1）上下滑动连接的连接压板（207），两个所述连接压板（207）分别与两个移动推板（209）的外壁相接触；所述推送组件包括有：固定连接在封堵翻板（305）一侧的固定板（204），所述固定板（204）与升降支架（2014）的内壁相接触，所述固定板（204）的外壁滑动套接有与土箱（1）的内壁相接触的滑动套板（202），所述滑动套板（202）的内壁对称成型有两个限位导板（201），两个所述限位导板（201）的外壁均呈半圆状，所述固定板（204）上开设有与两个限位导板（201）外壁相互吻合的滑动套槽，所述滑动套板（202）远离封堵翻板（305）的一侧固定连接有密封胶框（203），所述密封胶框（203）与泥水分离层（5）、升降套板（206）、升降支架（2014）、固定套架（2016）的外壁相接触。 2.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述土箱（1）的一端设置有与泥水输送管（4）端部固定连接的蓄水池（9），所述泥水输送管（4）的内腔分别与排放口（7）、蓄水池（9）的内腔相互贯通。 3.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述定位插块（301）顶端外壁呈半球状，所述土箱（1）上开设有与定位插块（301）的外壁相互吻合的定位插槽。 4.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述泥水分离层（5）包括有：设置在升降支架（2014）上表面的水仓盒框架（504），所述水仓盒框架（504）的顶端一体成型有水仓盒盒板（502），所述水仓盒盒板（502）的顶端纵向等距开设有多组第三过水孔（503），一组所述第三过水孔（503）设置有多个，多个所述第三过水孔（503）横向等距开设在水仓盒盒板（502）的顶端，且贯穿至水仓盒盒板（502）的底端外部，所述水仓盒盒板（502）的底端纵向等距固定连接有三组钢柱（501），一组所述钢柱（501）设置有三个，三个所述钢柱（501）横向等距固定连接在水仓盒盒板（502）的底端，且与升降支架（2014）的上表面相接触，三个所述钢柱（501）与多个第三过水孔（503）相互错位，所述水仓盒盒板（502）的上表面设置有铁网（505），所述铁网（505）的上表面设置有纱布网（506），所述纱布网（506）的上表面设置有第一重力框（507），所述第一重力框（507）的上表面设置有与纱布网（506）上表面相接触的第一土工布层（508），所述第一土工布层（508）的上表面设置有第二重力框（509），所述第二重力框（509）的内壁设置有与第一土工布层（508）上表面相接触的透水砂层（5010），所述透水砂层（5010）的上表面设置有与第二重力框（509）上表面相接触的第二土工布层（5011）。 5.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述移动推板（209）一侧上表面呈斜面状，所述连接压板（207）与移动推板（209）相接触位置处开设有与移动推板（209）外壁相互吻合的挤压斜面。 6.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述连接滑架（2010）的外形呈L字状，所述固定套架（2016）上开设有供封堵滑板（205）、连接滑架（2010）滑动的直线滑槽。 7.根据权利要求1所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，其特征在于，所述封堵滑板（205）的顶端横向等距开设有多组第一过水孔（208），一组所述第一过水孔（208）设置有多个，多个所述第一过水孔（208）纵向等距开设在封堵滑板（205）的顶端，且贯穿至封堵滑板（205）的底端外部，所述固定套架（2016）上开设有多个第二过水孔（2018），多个所述第二过水孔（2018）的圆心与多个第一过水孔（208）的圆心垂直共线设置，且多个第二过水孔（2018）内壁与多个第一过水孔（208）的内壁内径相等。 8.用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水的试验方法，其特征在于，使用了根据权利要求1-7任一项所述的用于盾构模型试验制备粘土的辅助排水装置，具体步骤如下：S1、调查收集盾构所穿越地层的实际土壤成分及比重，采用正交试验调试并制备实验用粘土及其级配，制备成粘土泥浆；S2、将泥水输送管（4）通过法兰盘与土箱（1）底部连接，并用防水胶在连接处进行防水密封处理；S3、按以下顺序在所述土箱（1）中从下至上铺设各过滤层以搭建泥水分离层（5）：由钢柱（501）、水仓盒盒板（502）、第三过水孔（503）、水仓盒框架（504）组成的水仓盒，以及铁网（505）、层纱布网（506）、第一重力框（507）、第一土工布层（508）、第二重力框（509）、透水砂层（5010）、第二土工布层（5011）；S4、在土箱（1）中灌入步骤S1制备的粘土泥浆，之后将粘土泥浆静置待其进行固结排水，直至固结完成，试验过程中，粘土固结层发生固结排水，泥水分离层（5）将下渗泥水中的大粒径颗粒留在土箱（1）中，残余泥水通过泥水输送管（4）汇集进入蓄水池（9），至此粘土固结辅助排水完成；在步骤S4中，如果在排水过程中发生泥水分离层（5）阻塞状况，能够通过封堵机构（3）配合升降机构（2），对泥水分离层（5）进行更换。