本技术涉及盾构隧道施工，具体涉及一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置。
背景技术：
1、我国幅员辽阔，各地地质条件不尽相同，随着城市轨道交通建设迅猛发展，在一些城市的地铁建设中会不可避免地遇到上软下硬或砂质泥岩等地层，盾构在这些地层中掘进易同时发生结泥饼和喷涌等问题。如广州地铁一号线掘进时处于埋深大、裂隙水发育的岩石地层以及富水、气密性好的复合地层，常规土压模式施工下出现了盾构负荷大，同步注浆质量差，刀具磨损加快等问题，针对这种情况，广州地铁一号线首次尝试应用辅助气压平衡的盾构掘进技术，在这种施工技术下盾构机刀盘磨损更小、开挖效率更高、管片拼装质量更好。随着学者们不断实践探索发现，气密性较好的地层可采用气压辅助+半舱掘进的模式，即盾构压力舱下部为切削后的渣土，上部通过注入压缩空气或泡沫来维持开挖面的平衡，这种工法下盾构掘进状况能够得到很大程度的改善。一般来说，压缩空气的适用范围更小，只适用于埋深较大、地层渗透性小的工程，而泡沫的渗透性较压缩空气更小，可适用于埋深更小、渗透性更大的地层中。因此，向压力舱中注入泡沫适应性更好，能更好地维护开挖面平衡稳定。
2、然而，国内几乎没有在气压辅助工法中通过注入泡沫来稳压的实践，且不同城市地层千差万别，地层渗透系数大不相同，一个地区的工程经验不具备普遍的指导价值，因此亟需开发一套完整的测试地层的泡沫稳压能力的试验装置。
技术实现思路
1、为此，本实用新型提供一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，能够针对不同地层、不同压力开展相关试验工作，合理评估地层的泡沫稳压能力，为国内采用泡沫稳压的气压辅助工法施工提供参考，提高我国盾构施工水平，以解决背景技术中提出的问题。
2、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，试验装置包括：
3、试样系统，用于提供加压系统的反力，试样系统包括有机玻璃容器，用于注水、铺装过滤料和被测饱和土体；
4、加压系统包括泡沫发生器和稳压器，通过软管连接泡沫发生器和稳压器；
5、数据采集系统包括天平、设置在有机玻璃容器侧壁的若干个气体孔隙应力计、数据采集器以及计算机，若干个气体孔隙应力计输出端与数据采集系统的输入端连接，数据采集系统的输出端与计算机的输入端连接，数据采集系统自动监测试样系统流出的水量。
6、优选的，所述试样系统还包括设置在有机玻璃容器底部的底座以及设置在有机玻璃容器顶部的顶板，所述底座上插有根长螺杆和螺帽与顶板锁定，所述长螺杆用于固定有机玻璃容器提供加压系统的反力，并通过短螺杆和螺母连接盖板，所述盖板上开设有小孔。
7、优选的，所述底座上设有排水管，所述排水管下方设置有用于接收试样系统流出水的容器。
8、优选的，若干个所述气体孔隙应力计的间距为8cm，并均匀分布在被测土层范围内的有机玻璃容器外侧。
9、优选的，所述盖板上的小孔直径为5mm，所述软管直径为7mm。
10、优选的，所述排水管直径大于等于20mm。
11、优选的，所述有机玻璃容器的直径20cm，高120cm。
12、优选的，所述有机玻璃容器内壁粘有一层聚四氟乙烯薄膜，用于减小土层固结排水时与有机玻璃容器的摩擦阻力。
13、优选的，所述顶板上开槽并设置有一圈橡胶密封圈，通过盖板压紧。
14、本实用新型具有如下优点：
15、1、本实用新型提供了一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，可以模拟土压平衡盾构在使用气压辅助工法施工时注入泡沫后的地层稳压情况，一方面，该装置可以通过气体孔隙应力计测出被测土层中的压力坡降，从而反映地层的泡沫稳压能力；另一方面，该装置还可以由达西定律测得土层中的泡沫渗透系数，评估地层的泡沫稳压能力，为气压辅助工法施工提供参考。
16、2、本试验装置可对不同工程情况开展试验模拟，如不同的泡沫压力，以及不同的地层，且装置主体中的有机玻璃容器高度为120cm，长度足够真实地模拟有压泡沫在地层中的渗透情况及压力消散过程；排水管直径大于20mm，被测土层与过滤层间铺设滤纸，可防止土层中的细颗粒被水流带走堵塞排水管，实现快速排水，提高试验精度。
17、3、本试验装置不仅可以测得地层的泡沫渗透系数，还可以测地层的水渗透系数，或地层的气渗透系数，只需将注入物变成水或气即可，装置应用范围广。
1.一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：试验装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述试样系统还包括设置在有机玻璃容器（4）底部的底座（14）以及设置在有机玻璃容器（4）顶部的顶板（15），所述底座（14）上插有6根长螺杆（6）和螺帽（7）与顶板（15）锁定，所述长螺杆（6）用于固定有机玻璃容器（4）提供加压系统的反力，并通过短螺杆和螺母（9）连接盖板（3），所述盖板（3）上开设有小孔。
3.根据权利要求2所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述底座（14）上设有排水管（12），所述排水管（12）下方设置有用于接收试样系统流出水的容器。
4.根据权利要求1所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：若干个所述气体孔隙应力计（10）的间距为8cm，并均匀分布在被测土层范围内的有机玻璃容器（4）外侧。
5.根据权利要求2所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述盖板（3）上的小孔直径为5mm，所述软管（8）直径为7mm。
6.根据权利要求3所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述排水管（12）直径大于等于20mm。
7.根据权利要求1所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述有机玻璃容器（4）的直径20cm，高120cm。
8.根据权利要求1所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述有机玻璃容器（4）内壁粘有一层聚四氟乙烯薄膜，用于减小土层固结排水时与有机玻璃容器（4）的摩擦阻力。
9.根据权利要求2所述的一种测试地层的泡沫稳压能力的试验装置，其特征在于：所述顶板（15）上开槽并设置有一圈橡胶密封圈（16），通过盖板（3）压紧。
