[发明专利]多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于裂隙注浆试验技术领域，具体涉及一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法。

背景技术

水害是地下工程施工中的主要自然灾害之一，是妨碍地下工程建设和发展的主要问题，我国煤田分布广，成煤时期多，赋存状态差异性大，煤矿水文地质条件复杂，矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井，透水事故时有发生，注浆法作为一项实用性强、应用范围广的工程技术，已被广泛的应用到煤矿、隧道、边坡、桥梁等各个领域，已成为我国地下工程水害防治的一种重要方法。

为了研究注浆过程及注浆效果，采用室内可视化模拟裂隙注浆试验法，如此，可以清楚地观察注浆过程中浆液的扩散规律、扩散形态及范围；注浆效果随着注浆压力、动水流速、裂隙倾角、裂隙结构表面粗糙度、浆液粘度时变性等因素的变化而变化，因此研制出能清晰反应注浆过程中各因素影响注浆效果的试验平台十分重要。如今，众多专家学者都对裂隙动水注浆试验平台有不同的设计和改进，但很少有人考虑结构表面粗糙度的模拟，虽然有个别学者以0.5mm的沙砾来模拟粗糙的结构表面，但是这样做不能有效的控制粗糙度，容易造成粗糙度不均匀；在真实环境下，新发育的裂隙和老裂隙的结构表面粗糙度肯定会有很大的差别，新发育裂隙由于水流冲刷时间短，所以结构表面粗糙度会比老裂隙更大，这必然会对注浆效果产生影响，但现有技术中还缺乏能够模拟这种差别的裂隙注浆实验室模拟装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、设计新颖合理、实现方便且成本低、功能完备、裂隙注浆实验室模拟的真实性好、实用性强、使用效果好、便于推广使用的多功能裂隙注浆实验室模拟装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道、能够沿两条轨道行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶、注浆泵、水泵、注浆料收集桶、数据采集器和与数据采集器相接的计算机；

所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道行走的四个轨道轮，每个所述轨道轮的顶部均设置有支撑杆，所述支撑杆上间隔设置有多个第一连接孔，所述支撑杆上套装有杆板连接件，所述杆板连接件通过连接在第一连接孔中的螺栓与支撑杆固定连接，位于两条轨道同一端的两根支撑杆顶部之间均固定连接有纵向梁，两根所述纵向梁之间固定连接有与纵向梁垂直的横向梁，所述横向梁的左端固定连接有滑轮组固定架，所述滑轮组固定架上安装有滑轮组，所述滑轮组上连接有吊装铁链；

所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体，所述托架本体的底部四个角上均设置有支撑凸台，所述支撑凸台上设置有轴承孔，所述轴承孔内安装有轴承，所述杆板连接件与轴承连接，所述托架本体的左侧面上设置有吊装板，所述吊装板上设置有与吊装铁链连接的吊装孔，所述托架本体宽度方向的两侧均设置有托架固定孔；

所述裂隙模拟机构包括下底板和上顶板，以及夹装在下底板和上顶板之间的垫板；所述下底板的左端顶部固定连接有挡水板，所述下底板上嵌入安装有位于挡水板旁侧的水槽箱，所述下底板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器的压力传感器安装孔，位于下底板左端的前两个压力传感器安装孔之间设置有注浆孔，所述注浆泵的注浆料入口通过第一浆料输送管与注浆料混合桶的注浆料出口连接，所述注浆泵的注浆料出口通过第二浆料输送管与注浆孔连接，所述下底板上位于压力传感器安装孔的两侧均设置有多个下底板固定孔；所述上顶板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器的流速传感器安装孔，位于上顶板最左端的流速传感器安装孔左侧设置有用于将通过水泵加压后的水注入水槽箱内的入水孔，所述水泵的入水口与水源连接，所述水泵的出水口通过输水管与入水孔连接，所述上顶板上位于流速传感器安装孔的两侧均设置有多个上顶板固定孔；所述上顶板、垫板、下底板和托架本体通过依次连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内的固定螺栓固定连接；所述注浆料收集桶放置在下底板右端下方的地面上；

所述压力传感器的输出端和流速传感器的输出端均与数据采集器的输入端连接，所述数据采集器的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头，所述摄像头悬挂设置在横向梁的中部。

上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板与垫板之间设置有粗糙度结构面模拟片。

上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述粗糙度结构面模拟片由8～80目的砂纸制成。