[发明专利]模拟深埋地层动水条件下高压注浆装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟深埋地层动水条件下高压注浆装置，包括注浆系统、注浆槽、供水系统和监测数据采集系统，其中：

所述注浆系统用于为浆液提供动力条件，使浆液注入模拟深埋地层材料；所述注浆系统包括高压油泵，用于提供注浆压力；所述高压油泵通过高压管路与注浆管相连；

所述注浆槽用于对深埋地层动水条件进行模拟；所述注浆槽包括高压槽、施压装置和注浆管；

所述高压槽为用于模拟深埋地层动水条件下高压注浆的试验场所，所述高压槽内设有模拟深埋地层材料；

所述施压装置用于模拟向所述高压槽内的模拟深埋地层材料施加地应力，从而模拟深埋地层；

所述注浆管用于向所述高压槽内注入浆液；

所述供水系统用于向所述高压槽内的模拟深埋地层材料提供稳定的水流，以模拟深埋地层动水环境；

所述监测数据采集系统用于对注浆过程中模拟深埋地层材料中的压力变化规律进行实时监测，及对浆液扩散后所形成的固结体进行拍照；

所述监测数据采集系统包括孔压传感器和监测数据采集与处理装置，所述孔压传感器有多个，均埋设在所述模拟深埋地层材料内，用于测量所述模拟深埋地层材料内相应位置处的孔隙水压，所述孔压传感器均通过数据采集线与所述监测数据采集与处理装置相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

在所述高压油泵和所述注浆管之间的所述高压管路上设置有电子稳压器、高压活塞缸和高压注浆阀门；

优选地，所述电子稳压器、所述高压活塞缸和所述高压注浆阀门在所述高压管路上从所述高压油泵到所述注浆管依次设置；

所述电子稳压器为注浆提供稳定的动力；

所述高压活塞缸用于盛放被注浆液；

所述高压注浆阀门用于调节控制浆液流入所述注浆管；

优选地，在所述高压管路上设置有压力传感器，所述压力传感器通过数据采集线与所述监测数据采集与处理装置相连，所述压力传感器用以精确观测注浆压力，以便于调节注浆压力使其稳定。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述高压槽包括模型箱、加压活塞和倾斜垫块；

所述模型箱用于提供容纳所述模拟深埋地层材料的空间；

所述模型箱的下端设置有注浆开孔；所述模型箱的两端分别开设有入水开孔和出水开孔；

优选地，所述模型箱的下面还设置有用于支撑所述模型箱的箱底垫块；

所述加压活塞用来给所述模型箱的内部施加压力，使得所述模型箱的内部达到并维持所需的压力；所述加压活塞设置在所述模型箱的顶部，并在外力作用下进入所述模型箱；

优选地，所述加压活塞上包裹一层环氧树脂，用于密封所述模型箱，防止所述模型箱内的水溢出；

优选地，所述加压活塞的边缘上还固定设置有密封圈，用于所述加压活塞和所述模型箱之间的密封，防止所述模型箱内的水溢出；

优选地，在所述模型箱的内壁上均匀涂抹有一层润滑油与水泥的混合物，以消除边壁效应；

所述倾斜垫块设置在所述模型箱的底部；所述倾斜垫块为一端高一端低的倾斜状：其中高的一端靠近所述模型箱的入水开孔、低的一端靠近所述模型箱的出水开孔；

优选地，所述倾斜垫块的倾斜角度为6°-15°，优选为10°；

优选地，所述模型箱的左右两端均设置有过滤装置，用以对水进行过滤；

进一步优选地，所述模型箱内底部的两端设置有箱内凹槽，用于安装所述过滤装置；

优选地，所述模型箱内用于容纳所述模拟深埋地层材料的中间部位的体积为一个所述过滤装置的4-6倍。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：

所述施压装置为液压机，所述液压机的动力输出端与所述加压活塞连接；

所述模型箱的上端为开口设置，所述加压活塞通过所述开口进入所述模型箱内。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：

所述注浆管的下端穿过所述注浆开孔后与所述高压管路相连，从而使得浆液进入所述模型箱内；

优选地，所述注浆管的顶端为封闭的尖头；所述注浆管上靠近所述尖头的附近设置有多个注浆孔；

优选地，所述注浆孔为对穿孔，且相邻的所述对穿孔呈90°设置。