[发明专利]一种室内砂土注浆模拟试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，包括空气压缩机、储浆桶、注浆桶、水箱、CCD相机、激光器、同步器、计算机；

所述储浆桶分别连接所述空气压缩机和所述注浆桶；

所述水箱与所述注浆桶的进水口相连接，为所述注浆桶注水以模拟地下水；

所述注浆桶内储存有试验用透明砂土；

所述CCD相机设置有两台，分别设置在所述注浆桶的正下方和侧向，所述CCD相机分别与所述同步器、所述计算机相连接；

所述同步器分别与所述计算机、所述激光器相连接；

所述激光器设置有两台，两台所述激光器的投影面分别与两台所述CCD相机的拍摄方向垂直。

2.根据权利要求1所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述注浆桶包括圆柱形的内桶体和外桶体，所述内桶体和所述外桶体之间形成注水腔；所述注浆桶的顶部、位于所述注水腔的位置对称开设有两个进水口，两个所述进水口通过输水管与所述水箱相连接，所述内桶体的两侧对称处开设有两列进水孔；所述注浆桶的顶部设置有用于模拟不同地应力的压力加载板，所述压力加载板与所述注浆桶内壁之间接触处设置有使得所述压力加载板具有活动性同时保证透明砂土中的水流不外渗的橡胶圈，所述压力加载板连接有给所述压力加载板施加预设压力的液压装置。

3.根据权利要求2所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述内桶体和所述外桶体均采用透明有机玻璃制成。

4.根据权利要求2所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，每列所述进水孔设置有若干个，沿所述内桶体高度方向均匀布置；所述进水孔处设置有防止透明砂土流出的过滤网。

5.根据权利要求2所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述内桶体的壁面沿竖向设置有主刻度和次刻度。

6.根据权利要求1所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述水箱靠近底部处开设有两个输水孔，两个所述输水孔通过输水管与所述注浆桶顶部的进水口相连接；两条所述输水管上、靠近所述水箱处设置有控制所述水箱中水流出入的阀门；所述水箱的顶部设置有通气孔、进水口以及用于实时观察所述水箱中压力的第一压力表。

7.根据权利要求1所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述水箱的底部设置有用于调节所述水箱高度以模拟不同埋深地下水的活动支架。

8.根据权利要求1所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述储浆桶的顶部开设有三处孔口：一处为进浆口，一处通过第一管线与所述空气压缩机相连接，另一处通过第二管线与所述注浆桶相连接，所述第一管线上设置有用于使所述空气压缩机提供稳定注浆压力的稳压器，所述第二管线上设置有用于测试注浆压力的第二压力表。

9.根据权利要求8所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置，其特征在于，所述储浆桶桶体采用透明有机玻璃制成。

10.一种基于上述权利要求1至9任一项所述的一种室内砂土注浆模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将注浆桶放置于距离地面一高度且平稳处，注浆桶通过输水管连接水箱、通过第二管线连接储浆桶，注浆桶的压力加载板连接液压装置，储浆桶通过第一管线连接空气压缩机，然后进行密闭性测试，密闭性测试通过后进行下一步操作；

步骤2，按试验方案筛选出预设颗粒级配的熔融石英砂，分层铺填并夯实至注浆桶内，再加入矿物油完成透明砂土的制作；

步骤3，调节水箱下方活动支架使水箱位于试验方案预设的地下水压力相对应的高程位置，将输水管上的阀门打开使水流顺利下流并通过进水孔进入透明砂土中直至透明砂土饱和，饱和后将水箱出口处阀门关闭；

步骤4，配置注浆浆液，并将浆液通过储浆桶进浆口缓慢倒入，调整稳压器及第二压力表；

步骤5，CCD相机分别设置在注浆桶的正下方和侧向，激光器的投影面与CCD相机的拍摄方向垂直，CCD相机通过数据线分别与同步器、计算机相连，同步器分别与计算机与激光器相连；关闭实验室光源后，将激光器打开并调节投影面，直至在预设位置形成稳定且清晰的投影面后，再将计算机及CCD相机打开，设置CCD相机数据采集频率进行数据采集；

步骤6，打开空气压缩机按试验方案预设的注浆压力将储浆桶中的浆液注入注浆桶中的透明砂土中，注浆过程中时刻注意第二压力表中的读数；

步骤7，试验结束后，在计算机中运用PIVview2C软件对CCD相机采集的图片进行分析与处理。