[发明专利]一种室内砂土注浆模拟试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种室内砂土注浆模拟试验装置及其试验方法，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；储浆桶分别连接空气压缩机和注浆桶；水箱与注浆桶的进水口相连接，为注浆桶注水以模拟地下水；注浆桶内储存有试验用透明砂土；CCD相机设置有两台，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。本发明能够模拟不同地下水压力、不同地应力、不同注浆压力、不同颗粒级配与及不同注浆管径等多种实验工况；另外本实验将使用由熔融石英砂和一定配比的矿物油来制作透明砂土，再运用PIV技术实现注浆试验过程中浆液及砂土运动形态的可视化。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种室内砂土注浆模拟试验装置及其试验方法。

背景技术

水利工程建设中需要应对各种基础问题，其中，砂土地层由于渗透性大而处理难度很大。注浆技术的应用可显著降低砂土地层的渗透系数，提高地基承载力，但注浆浆液在砂土地层中的扩散形态及扩散过程是隐蔽不可见的，浆液与土体间的渗透、压密或劈裂等作用方式的发展进程无法直接观测，这使得以室内试验为基础的注浆理论研究远落后于工程实践的需要^[1-3]，也使得注浆工艺更多依赖于经验，提升、改进空间有限。室内注浆研究的相对滞后严重制约着复杂地层中水利工程建设，因此亟需开展此方面的相关室内试验研究^[4]。

为了进一步阐述并完善注浆方面的相关理论，国内外诸多学者从不同角度出发，进行了大量的现场试验及室内试验研究与探讨，同时也研发出各式各样、各有所长的试验装置，如梅志荣等^[5]研发了模拟施工现场注浆的室内加压注浆试验装置，尹会永等^[6]研发了弱胶结岩体定向劈裂注浆试验系统，阳恩慧等^[7]研发了一种路基压力注浆试验模拟设备，白云等^[8]研发了盾构同步注浆试验用模拟系统及其试验方法，虽然各类注浆装置层出不穷，但针对于砂土地层注浆来说，室内模拟试验装置仍需深入考虑以下注浆方面的问题：(1)如何准确的模拟高地下水压力作用对砂土地层注浆的影响；(2)如何精确的模拟高地应力作用对砂土地层注浆的影响；(3)如何直观的描述注浆浆液在砂土颗粒中的扩散过程以及砂土颗粒在不同注浆压力、不同地下水压力、不同地应力作用下的运动形态。

参考文献：

[1]Hernqvist L,Fransson,Gustafson G,et al.Analyses ofthe groutingresults for a section of the APSE tunnel atHard Rock Laboratory[J].International Journal ofRock Mechanics&Mining Sciences,2009,46(3):439-449.

[2]Gustafson G,Stille H.Prediction ofgroutability from groutproperties and hydrogeological data[J].Tunnelling&Underground SpaceTechnology,1996,11(3):325-332.

[3]Fransson A.Nonparametric Method for Transmissivity DistributionsAlong Boreholes[M]//Groundwater:201–204.

[4]秦鹏飞.砂土注浆的颗粒流细观力学数值模拟[J].土木工程与管理学报,2017,34(4):30-38.

[5]梅志荣,李斯海,杜俊,等.模拟施工现场注浆的室内加压注浆试验装置:,CN202145207U[P].2012.

[6]尹会永,张伟杰,魏久传,等.弱胶结岩体定向劈裂注浆试验系统:,CN105510559A[P].2016.