[发明专利]一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验装置，属于注浆材料性能测试设备技术领域，包括支架和不锈钢箱体，其特征在于：还包括注浆泵和注水泵，不锈钢箱体包括第一前端挡板、第二前端挡板、第一半圆形半合管、第二半圆形半合管和后端盖，不锈钢箱体内设置有挡砂板，挡砂板靠近后端盖，挡砂板上连接有伸缩式螺杆，伸缩式螺杆贯穿后端盖，不锈钢箱体上开有注浆孔和注水孔，注浆孔上连接有注浆管，注浆管与注浆泵连接，注水孔上连接有注水管，注水管与注水泵连接。本发明能够定量描述和分析动水环境下浆液在砂砾地层中的扩散规律，显著减小了工程设计中浆液扩散半径的设计误差。

技术领域

本发明涉及到注浆材料性能测试设备技术领域，尤其涉及一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验装置。

背景技术

经过不断发展，注浆技术已经取得长足进步，并逐渐发展成为一门专业性很强的学科门类。但由于注浆工程是隐蔽工程，注浆材料在地层中的扩散过程是隐蔽的，浆液的扩散形态极其复杂。由于难以获取准确的注浆参数，给注浆工程设计带来一定困难。

砂砾地层在我国广泛分布，越来越多的地下工程接触到了砂砾地层，并且对砂砾地层的利用要求也越来越高，进行注浆处理的工程也越来越多。然而由于砂砾地层本身结构的复杂性和多变性，并且砂砾地层的空隙较大，浆液流动时的受阻较小，流动状态随机性较大，因此对浆液在砂砾地层中的动态扩散过程进行观测存在极大困难。

由于砂砾地层的注浆技术在理论方面研究仍不完善，进行的注浆工程设计参数均建立在理想的假设条件下，与工程实际流动特征相差甚大。由于缺乏相对完善的砂砾地层注浆扩散理论的指导，砂砾地层注浆技术的设计和施工存在较大的盲目性。目前通过搭建系统模拟试验平台研究动水环境下砂砾地层的注浆浆液扩散半径的模型试验研究相对较少。

公开号为CN 105136641A，公开日为2015年12月09日的中国专利文献公开了一种模拟动水条件下渗透注浆扩散试验的模型装置，其特征在于：包括介质填充装置，注浆模块，注水模块，以及注浆参数采集装置；所述注浆模块包括设于所述介质填充装置顶部的注浆孔，所述注浆孔通过注浆管与注浆泵连接；所述注水模块包括在所述介质填充装置侧壁开设的注水口，所述注水口通过注水管与加水装置连接；所述注浆参数采集装置设于所述介质填充装置的侧壁上；在所述介质填充装置的顶部和底部设有翼板；通过所述注浆泵和所述加水装置向所述介质填充装置模拟注浆和注水，并利用注浆参数采集装置采集相关参数，从而实现模拟动水条件下的渗透注浆扩散试验。

该专利文献公开的渗透注浆扩散试验的模型装置，存在如下缺陷：

1、介质填充装置无法打开，只能通过侧壁观察浆液在介质表面的扩散，而无法获取浆液在介质内部的扩散特征；装置只能实现超细注浆材料的模拟，无法采用水泥等粗颗粒注浆材料。

2、有机玻璃材质相对于不锈钢的强度低，不能承受动水高压；装置采取注浆压力最高只有2MPa，不能模拟高压注浆。

3、传感器只是采用纵向等间距布置，而无法获取浆液轴向扩散范围的压力；装置外围没有设置溢流口，无法模拟实际注浆体地层压力。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验装置，本发明采用可拆装的半合管式不锈钢箱体，便于打开箱体实测浆液在砂砾材料体中的扩散半径，定量描述和分析动水环境下浆液在砂砾地层中的扩散规律，显著减小了工程设计中浆液扩散半径的设计误差；能够承受高压注浆，注浆材料没有颗粒粒径粗细的限制，普适性强。

本发明通过下述技术方案实现：