[实用新型]注浆扩散试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种注浆扩散试验装置。

背景技术

注浆法因其操作简便、对岩土体扰动小的特点，广泛应用于各类不良地质体灾害治理方面，相关领域涉及水利水电工程、交通工程及矿山井下工程。注浆法的开发离不开大量的模型试验，国内外学者研制了一系列试验装置，一定程度上推动了注浆理论的发展，对工程实践提供了指导。然而浆液在受注介质中的扩散具有隐蔽性，目前的技术尚难以跟踪观察浆液的扩散状态，此外浆液的扩散受到注浆工艺、受注岩土特征及浆液特性的多因素影响，导致了注浆理论滞后于工程应用，难以对注浆工程进行科学的指导。

(1)《INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS》2001年第25期介绍了瑞士一种三维柱状模型。圆柱体Φ＝150cm、h＝120cm，上下两面加盖，内部预设Φ＝40mm的注浆管，注浆管中轴线与圆柱体中轴线重合，于注浆管中心±20cm的范围内钻设40个Φ＝5mm的圆孔。该试验装置可监测不同扩散距离处的压力变化和位移变化，但该装置圆柱面和上下面均为光滑面，未消除装置的边壁效应。

(2)《岩土工程学报》2006年第12期介绍了同济大学一种砂卵(砾)石层注浆试验装置。该装置主要由钢结构架、可移动板、有机玻璃板、振动台、注浆设备组成，具有直观观测注浆效果的优点，但该装置未设置出浆口、注浆源为点源。

(3)《煤矿安全》2012年第6期介绍了中国矿业大学一种渗透仪。试验装置由大容积稳压容器、测压管、渗流钢板及圆柱形铁管组成，模型设有两个接口，可进行渗透性测试和注浆试验，并能在出浆口监测浆液流量，但该装置无法调节模型尺寸、无法承受高压注浆。

(4)《煤炭科学研究总院》2007年介绍了一种围压型注浆试验装置。试验装置由高压氮气容器、储液容器、试样容器、油泵等组成，但该装置无法监测内部压力变化和位移变化、装置规模小。

综合分析上述单位的试验装置，还存在以下不足之处：

1.试验装置结构简单，重复利用率低。

2.装置承压性较小，密封性较差。

3.监测元件可能移位，取芯较为繁琐。

4.通常忽略装置的边壁效应。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种注浆扩散试验装置，其操作简单、尺寸可调、高承压性、强密封性、消除边壁效应及可实时监测注浆关键参数。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种注浆扩散试验装置，包括柱形渗透装置和监测系统，所述柱形渗透装置包括柱形钢管和安装于柱形钢管两端的进口舱室和出口舱室，进口舱室、出口舱室与柱形钢管之间均设置有多孔板和滤网，进口舱室和出口舱室上分别设置有与舱室内部连通的进浆口和出浆口；出口舱室顶部设有伸入其中的全螺纹压密螺杆；

所述柱形钢管内壁磨砂且均匀涂抹黄油，柱形钢管由若干节单体钢管使用钢环焊接式快速卡箍接头相互嵌套组成；每节单体钢管由纵向对称的两半圆体相互扣接组成；

所述监测系统包括光纤渗压传感器、光纤土压传感器、超声波流量表、静态电阻应变仪和计算机控制平台；光纤渗压传感器和光纤土压传感器安置于传感器固定支架，传感器固定支架设置于柱形钢管内腔中，各传感器的导线经过电缆密封接头连接到静态电阻应变仪，静态电阻应变仪再与计算机控制平台相连；超声波流量表安装在出浆口处。

所述进口舱室设置于平衡底盘上。

所述多孔板圆孔直径Φ＝4mm。

所述每节单体钢管的上、下端均为能够相互嵌套的凹槽和凸台。

所述全螺纹压密螺杆外套下盘根盒。

注浆扩散试验装置的试验方法，包括以下步骤：

A.柱形渗透装置的组装：首先连接平衡底盘和进口舱室，将多孔板和滤网放置于进口舱室；其次将柱形钢管左右两片相互扣合，使用钢环焊接式快速卡箍接头将其与进口舱室相互嵌套连接，随后填入受注介质，边压密受注介质边埋设光纤渗压传感器和光纤土压传感器，以同样的步骤连接其他的柱形钢管；达到设计长度时，使用钢环焊接式快速卡箍接头将柱形钢管与出口舱室相连，出口舱室同样放置滤网和多孔板，并将全螺纹压密螺杆旋转到最底部；

B.监测系统连接：光纤渗压传感器和光纤土压传感器的导线经过电缆密封接头连接到静态电阻应变仪相应的接口处，然后将静态电阻应变仪与计算机控制平台相连；超声波流量表安装在柱形渗透装置出浆口处；