[发明专利]弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置

权利要求书

1.弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：包括模型试验箱、地下水注入系统、低频弹性波注浆系统、高频浆液强化系统和量测系统；该模型试验箱具有周侧壁和底壁，该周侧壁下周缘和底壁外周缘密封固接在一起，该周侧壁的两侧分别设有注水口和出水口，该模型试验箱内填充含水层砂土用于模拟真实的含水介质；该地下水注入系统设有与模型试验箱注水口相连的地下水注入管，用于将地下水注入模型试验箱，模拟真实的地下动水条件；该低频弹性波注浆系统插入模型试验箱内的含水介质中用于对模型试验箱内的含水介质注入水泥浆液；该高频浆液强化系统设置在模型试验箱的含水介质顶面用于加快含水介质中水泥浆液的水化反应，增强注浆效果；该量测系统包括多套量测小系统，该量测小系统与出水口相连，用于对含水介质中浆液迁移情况以及浆液对地下水污染程度进行量测。

2.根据权利要求1所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该周侧壁具有左侧壁和右侧壁；该左侧壁从上向下设有N排不同高度的注水口，每排有M个高度相等的注水口；该右侧壁从上向下设有N排不同高度的出水口，每排有M个高度相等的出水口；该左侧壁的注水口高度和右侧壁的对应排的出水口高度相等；该量测系统包括有N套的量测小系统，每套量测小系统与每排的M个出水口都通过硅胶管相连，用于对含水介质中同一深度处的浆液迁移情况以及浆液对地下水污染程度进行量测。

3.根据权利要求2所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该地下水注入系统包括一储水箱和N台蠕动泵；该每台蠕动泵通过M根硅胶管一端与模型试验箱左侧壁的同一高度的M个注水口相连，M根硅胶管另一端与储水箱相连，用于控制含水介质中同一深度的渗流速度相同；该N台蠕动泵通过硅胶管分别与N排不同高度的地下水注入口相连，用于控制不同深度含水介质的地下水流速。

4.根据权利要求1所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该低频弹性波注浆系统包括浆液搅拌箱、压力泵、信号发生器、双层结构注浆管和压电晶体激振片；该双层结构注浆管采用双层的不锈钢管结构，在不锈钢管的侧壁和底部设置有一系列的注浆孔，在每相邻两个注浆孔之间的不锈钢管的双层管壁的内部空间中粘贴压电晶体激振片用于施加水平方向的低频弹性波振动；该双层结构注浆管通过管道与压力泵、浆液搅拌箱依次相连；该压电晶体激振片通过传输电缆与不锈钢管外的信号发生器相连；该双层结构注浆管设置于模型试验箱中部用于对含水介质注入浆液并施加低频弹性波激励。

5.根据权利要求4所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该双层结构注浆管自上而下竖直插入含水介质。

6.根据权利要求1所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该高频浆液强化系统包括高频弹性波发生器和高频弹性波换能器；该高频弹性波发生器和高频弹性波换能器通过信号传输电缆相连；该高频弹性波换能器设置于模型试验箱顶部，施加垂直向下的高频弹性波，用于加速水泥浆液的水化反应，增强注浆止水效果。

7.根据权利要求6所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该高频弹性波换能器为圆饼型结构。

8.根据权利要求1所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该量测小系统包括依次相连的样品池系统、浊度计和浆液测试装置；该样品池系统设置在浊度计内部，浆液自上至下流过样品池系统；该浊度计用于对含水介质中同一深度处的浆液对地下水污染程度进行量测；该浆液测试装置测定浆液的密度和体积用于评价同一深度流出的地下水中水泥颗粒的含量。

9.根据权利要求8所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该样品池系统包括样品池、压力传感片、自动控制阀门及和第一控制器；该样品池底部依次与压力传感片、自动控制阀门连接；该压力传感片用于测定样品池底部压力；该压力传感片和自动控制阀门由第一控制器控制，根据压力传感片受到的压力大小调节自动控制阀门开启的角度，用于测试不同流速条件下的浆液浊度。

10.根据权利要求8所述的弹性波辅助水泥注浆止水模型试验装置，其特征在于：该浆液测试装置包括圆形集液箱、时间控制电磁阀、液位计、密度计、第二控制器和废液箱；该圆形集液箱为双层结构，上下层之间通过时间控制电磁阀进行连通；该圆形集液箱下层结构中设置有垂直方向的液位计和密度计，底部设置上述的时间控制电磁阀；该圆形集液箱下层结构底部的时间控制电磁阀通过管路和废液箱连接；该第二控制器通过信号传输线分别与圆形集液箱内的液位计、密度计及两个时间控制电磁阀连接，用于测定浆液体积和含量。