[发明专利]松散地层灌浆实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可广泛应用于水利工程、矿山工程、地质工程、基础处理等领域的灌浆实验装置，尤其涉及一种松散地层灌浆实验装置。

背景技术

灌浆是一项实用性很强应用范围很广的工程措施，但由于受灌体的复杂性、工程实施隐蔽性较高，导致灌浆参数设计和灌浆效果检验带有极大地经验性。特别是由土夹石、石夹土、土粒、砂砾等组成的松散覆盖层、软弱夹层、溶蚀（断）层、深部致密含砂层等，非均质各向异性特征非常显著，对其进行防渗加固灌浆处理，很难实施灌浆控制、达到均匀受灌。在目前的灌浆设计和施工中，注浆孔排距设计、适宜的灌浆材料选用、灌浆材料的性能、灌浆压力和灌浆量等施工参数、以及灌浆效果的评价等主要是凭经验确定，这容易导致工程质量不符合要求，或造成投资出现严重的浪费。实验室注浆模拟试验是确定注浆工程相关参数，掌握各因素对注浆效果影响规律的有效途径和方法。例如：赵宏海等人提出了《裂隙岩体注浆模拟试验研究》（参见《人民长江》）2012年1月刊），郭密文、隋旺华等提出了《高压环境条件下注浆模型试验系统设计》（参见《工程地质学报》2010年18（5）），杨坪等人提出了《砂卵（砾）石层中注浆模拟实验研究》（参见《岩土工程学报》2006年12月刊）。总体而言，国内外现有室内注浆模拟试验技术和方法远不能满足实际要求，不能兼顾多类复杂地层的灌浆模拟，不能模拟不同深度地层的灌浆，不能直接检验灌浆效果，也不能完整集成模拟灌浆施工、效果检测的全过程。

因此，研制一种松散地层的灌浆实验装置，确定松散地层灌浆设计参数并对灌浆效果进行评价，成为本领域相关人员急需研究解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、组装方便、测量操作容易、测试结果准确可靠、适应范围广的松散地层灌浆实验装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种松散地层灌浆实验装置，所述灌浆实验装置包括灌浆机具、受灌体容器、水压控制系统、围压系统和监测系统，所述灌浆机具连通至受灌体容器的容腔内，所述水压控制系统通过其输送管路连通至受灌体容器的容腔内，所述围压系统包括压力源气瓶、气管和设置在受灌体容器容腔内的高压气囊，充气后的高压气囊贴附于受灌体容器的内壁上，所述监测系统包括外部的信息采集装置和装设在受灌体容器容腔内的压力传感器，所述信息采集装置通过连接导线与压力传感器相连。

上述本发明的灌浆实验装置通过调节各个组成系统，采用脉动、稳压等不同灌浆方式，改变围压压力，通过监测系统对实验过程中的相关信息进行采集，用以研究复杂地层受灌体在不同灌浆深度下的灌浆机理及灌浆效果，得出可供设计选用的灌浆参数。

上述的松散地层灌浆实验装置中，优选的，所述灌浆机具包括灌浆泵、灌浆管及孔口封闭器，灌浆管一端设有连接至灌浆泵的灌浆软管，另一端插入孔口封闭器内，孔口封闭器连接一孔口管，孔口管通过孔口封闭器锁紧固定在受灌体容器的灌浆口处。灌浆口优选设置在受灌体容器的顶盖中部。更优选的，所述灌浆管上设有阀门和压力表。

上述的松散地层灌浆实验装置中，优选的，所述受灌体容器是由多节圆筒状的刚性高压容器（内径优选为40cm～60cm）组合连接而成，相邻两节的刚性高压容器之间通过紧锁抱圈相连。由于刚性高压容器为圆筒状，多节刚性高压容器组合连接而成的受灌体容器也为圆筒状。所述刚性高压容器的侧部优选设有轴向定位装置和径向定位装置。

上述的松散地层灌浆实验装置中，所述刚性高压容器的设计压力优选为4MPa～10MPa，刚性高压容器的允许工作压力优选为3MPa～6MPa，单节刚性高压容器容积为100L～300L。

上述的松散地层灌浆实验装置中，优选的，每节所述的刚性高压容器主要由顶盖和底座组成，顶盖和底座之间通过条形法兰及活节螺栓对接紧固，条形法兰包括分别设置在顶盖和底座上的上法兰和下法兰，所述轴向定位装置和径向定位装置均设置在条形法兰上。刚性高压容器的端面设有端面密封环（O型橡胶圈、长方形橡胶密封条等），刚性高压容器的外侧还焊接有环状加筋条。

上述的松散地层灌浆实验装置中，优选的，所述紧锁抱圈主要由垫板支撑组件（含垫板和支撑板）、销轴组件（含开口销、销轴、耳板等）、抱圈和紧固件组成；抱圈包括上、下部分，且上、下部分通过紧固件紧锁连接。