淤泥流动度测定装置及测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利工程和岩土工程中高含水率疏浚淤泥流动性质的测定，具体是提供一种采用截锥圆管测定淤泥流动性的装置及测定方法。
【背景技术】
[0002]随着我国水利工程建设及水环境治理工程的加大，河流、湖泊、海洋等底泥的疏浚工程量逐年递增。例如，太湖底泥的总蓄积量为19.12亿m3，其中污染严重而需要疏浚的总量超过3500万m3;江苏省“十一五”期间斥资了 50亿元，疏浚了全省8000多条主要河道，总疏浚淤泥量达6亿m3;我国每年向海洋中抛弃的疏浚物都在I亿m 3以上。2015年4月“水十条”政策的发布，必将掀起水环境治理中底泥清淤工程的新一轮高潮。
[0003]淤泥在土力学上的定义为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水率大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。疏浚指经过水力疏挖等技术将沉积底泥吹填到堆场的过程，我国的底泥疏浚通常采用绞吸式挖泥船，通过泥浆泵和输泥管道将淤泥吹填到划定堆场，这种方法疏浚出的淤泥固液比仅约1/5，浓度不足20%，具有含水率高、粘粒含量高、压缩性高及不排水强度低的显著特点，造成泥浆在堆场中的自重落淤过程缓慢，难以形成密实的土体。
[0004]由于疏浚淤泥的含水率高，土力学性质差，长期以来主要靠陆地吹填或海洋抛填处理为主，既浪费了土体资源又可能造成环境污染。近些年，淤泥的资源化利用方法发展迅速，例如烧结制砖、板框压滤、淤泥固化处理等，其中，固化处理由于处理效率高、适用于大规模淤泥的处理。
[0005]无论是淤泥的疏浚过程，还是淤泥的固化处理等方法，淤泥自身的流动性都是决定疏浚和处理的重要环节。例如，对于淤泥的疏浚过程来讲，长期在河湖底部沉积的底泥经过铰刀头扰动后，底泥以泥浆的形式通过泥浆泵抽取至输泥管道中，通常为了使得泥浆在管道中流动顺畅，淤泥的疏浚浓度即含水率需要控制在一定范围内，浓度太低，输泥管道容易堵塞，浓度太高，疏浚效率低下。尽管如此，目前我国疏浚工程界的技术人员仅能凭直观经验确定疏浚环节的一些关键参数，使得疏浚工程中经常会出现输泥管道堵塞的问题，严重影响疏浚工程进度。同样，对于淤泥固化工程，无论是目前比较成熟的采用专用固化设备的淤泥固化处理方法，还是刚刚开始研宄的淤泥流动化处理方法，淤泥的流动性都是决定淤泥固化效果的重要影响因素。而关于淤泥流动性的测定，国家和行业都没有专门的测定淤泥流动性的标准，这也就使得工程技术人员认识模糊，无规范可依，导致工程问题的发生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种淤泥流动度测定装置淤泥测定方法，为相关工程技术人员提供淤泥流动性的测定工具及科学评判方法。
[0007]实现本发明第一个发明目的的技术方案是:淤泥流动度测量装置，由截锥圆管、底板、支架和升降电机组成，所述底板设置在截锥圆管下方，面积大于所述截锥圆管底部管径，所述支架和截锥圆管连接，所述升降电机通过所述支架带动所述截锥圆管垂直升降。
[0008]所述截锥圆管主要用于实验前盛放淤泥，截锥圆管采用不锈钢材料制作，上下开口，上口直径7cm，下口直径10cm，高度6cm，截锥圆管要保证内壁足够光滑。之所以采用截锥圆管而不直接采用圆柱体，主要在于后者在淤泥状态较粘稠时不易从圆管中流出，影响其流动性，而采用截锥圆管，由于下底直径比上底大，可以保证淤泥的顺利流出，使测定结果足够准确。
[0009]所述支架:主要是用来保证将截锥圆管垂直提起，支架采用不锈钢制作，不锈钢应具有足够的刚度，以保证测定时不发生变形。作为优选，支架由圆环和垂直于圆环面、连接于圆环直径两端的框架组成。所述截锥圆管的外壁中部带有卡槽，所述圆环嵌入所述卡槽，实现支架和截锥圆管的稳固连接，保证测定时截锥圆管稳定垂直提升。
[0010]所述底板上设有刻度，优选采用背面带有刻度的透明有机玻璃板，透明有机玻璃板主要用于淤泥流动度数值的读取，有机玻璃板首先要保证有足够的透明度，当有机玻璃板采用方形时，其边长应大于150cm，以保证可以测定流动性大的淤泥；并且有机玻璃板厚度适宜在5mm-10mm，太薄容易损坏，太厚容易使读数不清晰。为了便于对派泥流动度数值的读取，在有机玻璃板的背面(不放置淤泥的那一面)设置标尺标注刻度，之所以选择在有机玻璃板的背面标注刻度，是为了避免由于正面标注刻度使有机玻璃板的光滑度降低，以减小测定误差；刻度的标注可以是以有机玻璃板的中心O点为起点，分别向四周八个方向均匀画射线，相邻射线间夹角为45度，射线上标有刻度，刻度的标注精确到mm，同时为了便于读数，以中心O点做半径不等的同心圆，同心圆的半径易取为1mm的N倍，N为大于I的整数。
[0011]所述升降电机采用步进电机，为了保证截锥圆管的匀速提升，采用可以控制行进速度的步进电机，为了节能，步进电机功率不易太大，能保证将截锥圆管提起即可。步进电机应能调整行进速度，速度应能在5mm/s-25mm/s间保持稳定。步进电机可以和垂直升降稳定控制支架牢固连接，以保证电机运转时，控制支架带动截锥圆管垂直提升。
[0012]实现本发明第二个发明目的的技术方案是:
淤泥流动度的测定方法，具体步骤如下:
步骤A将截锥圆管内壁涂抹一薄层润滑油；
步骤B将截锥圆管放置在有机玻璃底板上，有机玻璃底板的背面设有刻度，使截锥圆管底径中心点O和有机玻璃板的中心点O相重合；
步骤C将待测淤泥经过2mm 土工筛以剔除杂物后，调配淤泥含水率，从截锥圆管上口逐层填入截锥圆管内，至淤泥密实填塞到与截锥圆管的上口完全齐平；
步骤D将截锥圆管与支架固定连接，提升电机与支架连接；
步骤E开启提升电机，设置提升速度，使截锥圆管在5s内均匀提升1cm ;
步骤F待淤泥在有机玻璃板上在自重下流动30s达到稳定后，读取各个均布方向的淤泥的流动直径，求取平均值即为该含水率下淤泥的流动度从
[0013]作为本发明的进一步改进，所述步骤F之后还有步骤E:通过公式戽el= Oh Do、/Λ)，得到该含水率下淤泥的相对流动度，其中，/约该含水率下淤泥的流动度，Λ为截锥圆管下口直径。定义相对流动度是为了当实际工程中技术人员采用的截锥圆管的底径不同时，也能够进行比较和判断。
[0014]利用本发明提出的淤泥流动性的测定装置和方法，一方面可以准确的测出淤泥的流动度，同时可以科学地对淤泥的流动度进行定量描述。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1的淤泥流动度测定装置；
图2为淤泥流动度曲线。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附