[发明专利]一种砂砾石层水泥灌浆浆液扩散过程监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测方法，特别是涉及一种砂砾石层水泥灌浆浆液扩散过程监测方法。

背景技术

砂砾石层在我国分布广泛，是工程中常见的复杂地基，灌浆作为常用的防渗加固手段，在工程中有着广泛的应用，但在砂砾石层地基中由于灌浆理论严重滞后、过程不能有效控制、效果不能得到可靠保证，限制了灌浆的应用。随着砂砾石层地基越来越受到重视，灌浆理论的需求也愈发迫切，目前已成为限制灌浆技术进一步发展的主要因素，这其中最重要的是对浆液扩散机理认识不足，而缺少有效的监测方法或测试手段是造成这一原因的主要因素，这导致了借助流体力学和固体力学推导而来的灌浆理论无法有效验证，同时目前室内试验均是在灌浆完成后对成型的结石体的分析，得到的都是些经验公式，通过对这些结论整理分析，只能得到定性的认识，而对浆液扩散过程及扩散机理的认识仍然缺乏；而现场试验受条件限制，多数未进行浆液扩散的范围测试，部分开挖后也由于地质条件更为复杂，开挖时破坏等，使得结果较为离散。若对砂砾石地基水泥灌浆浆液的扩散机理有更全面的认识，就必须对灌浆的扩散过程进行监测，了解不同浆液在一定压力扩散的时程特性，并进行大量试验。现有的方法都无法满足该要求，例如杨坪、邹超等的室内试验。另外成都理工大学的专利（专利号是200610021638.9）也提到了水泥浆液的扩散过程测试方法，但该方法是针对岩体裂隙灌浆，采用的是直观可视的方法，由于砂砾石和裂隙有本质区别无法直视，灌浆特性也有所不同，因此无法将此方法用于砂砾石地层的水泥灌浆。

本发明针对上述状况，提出利用高温水泥浆和预埋温度传感器对水泥浆的扩散过程进行监测。根据现有的研究，水泥浆在不同的温度下其特性有一定的差别，灌浆中主要关心的指标包括表观粘度、流动性、凝结时间，高温浆液与常规水泥浆在这些参数数值有差别，在这些参数作为一个确定性的物理量和物理数值时，并不影响对浆液扩散规律的认识，其研究成果同样可以应用到常规水泥灌浆上，不同的仅是数值大小的变化，从而可以实现对水泥浆在砂砾石层中的扩散过程监测，进而研究其扩散机理，为灌浆理论的研究提供支撑。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种砂砾石层水泥灌浆浆液扩散过程监测方法，通过利用高温水泥浆和预埋温度传感器对水泥浆的扩散过程进行监测，实现了对水泥浆在砂砾石层中的扩散过程监测，进而便于研究其扩散机理，为灌浆理论的研究提供支撑。

为达上述及其它目的，本发明提出一种砂砾石层水泥灌浆浆液扩散过程监测装置，其特征在于：该装置至少包括：砂砾石层水泥灌浆系统，包括灌浆管和分层装载配置好的砂砾石层，所述灌浆管用于向砂砾石层灌注高温水泥浆；温度传感器，温度传感器按照环形布置于各层砂砾石层中的灌浆管的周围；数据采集模块，用于采集各温度传感器的数据；数据处理分析模块，对所述数据采集模块采集的数据进行在线或离线分析，测定分析水泥浆的扩散行为。

进一步地，所述数据采集模块的采样频率不小于10Hz。

进一步地，所述数据处理分析模块用于获取各传感器的位置坐标，对所述数据采集模块采集的数据进行在线或离线分析，将电信号转化为温度信号，通过温度时程曲线中温度突增点判断浆液达到传感器所在位置的时刻，实现对水泥浆扩散的过程监测。

进一步地，所述温度传感器在所述灌浆管的灌浆孔周围环形均匀布置。

进一步地，所述高温水泥浆采用65～70℃的热水对水泥浆进行配置。

为达到上述目的，本发明还提供一种砂砾石层水泥灌浆浆液扩散过程监测方法，包括如下步骤：

步骤一，分层装载砂砾石和布设温度传感器，于设定位置埋设灌浆管，并将各温度传感器通过传输导线连接至数据采集模块及数据处理分析模块；

步骤二，配置高温水泥浆；

步骤三，将所述高温水泥浆灌入所述灌浆管，利用所述数据采集模块采集各温度传感器的数据，并利用所述数据处理分析模块对采集的数据进行在线或离线分析，测定分析水泥浆的扩散行为。

进一步地，步骤一还包括如下：分层装载配置砂砾石层，当第一层铺设达到指定高度后，安装温度传感器，再次测定传感器所在位置，然后进行下一层的砂砾石的装载；在设定位置埋设所述灌浆管；最后连接好灌浆设备；将各传感器的传输导线连接至所述数据采集模块和所述数据处理模块；输入各传感器的有关信息，并进行采集测试，确保各传感器采集的数据准确。

进一步地，于步骤二中，还包括取部分浆液，进行表观粘度、流动性和凝结时间的指标测试的步骤。

进一步地，所述高温水泥浆采用65～70℃的热水对水泥浆进行配置。