[发明专利]基于同位素示踪技术诱导渗透注浆试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种基于同位素示踪技术诱导渗透注浆试验装置，包括诱导渗透注浆装置和实时同位素监测装置。诱导渗透注浆装置由试验盘、微量注射泵、上水泵、抽水泵、密封螺杆及各类连接管组成，实时监测装置由γ相机和显示屏组成。本发明同时还公开了利用该装置的试验方法，试验装置及试验方法主要利用抽水形成压力差诱导浆液定向渗透的原理，以及γ放射源同位素示踪原理。该试验装置结构简单，试验方法操作方便，实现了诱导渗透注浆试验顺利开展及注浆全程的可视化，为研究人为诱导浆液定向渗透提供了强有力的理论支持。

技术领域

本发明涉及一种岩土试验技术，尤其是一种基于同位素示踪技术诱导渗透注浆试验装置及试验方法。

背景技术

地下工程建设中极易遇到各种各样的问题：如房屋建设过程中的地基不均匀沉降问题、地铁隧道等工程中经常发生围岩变形大等问题，尤其在滨海地区沉积物复杂多相，极易发生变形失稳等地质灾害，导致巨大的人员财产损失。采用合理的注浆方法进行抬升基础、加固围岩是近年来一种治理地下灾害十分有效的手段。渗透注浆作为注浆方式其中之一应用越来越广泛，尤其在砂质泥质地层中应用更甚。

由于岩土体中存在大大小小的结构面，浆液扩散方向不定，扩散范围难以预知，浆液的注入参数难以计算，导致注浆加固效果大大减弱，远不如预期。更有甚者，注浆处理方式不当引发严重的二次伤害。由于地下工程的隐蔽性，对于注浆工程来说，人们的操作经验远远超出理论研究进度。

究其根本，是由于浆液渗透方向不可控致使很多问题复杂化，诱导浆液渗透于合理的方向是解决目前问题的有效手段。目前科研人员对于诱导定向渗透注浆的方法研究甚少，因此亟待开展相关诱导定向试验的研究。除此之外，注浆相关试验的最终结果大都仅能通过开挖岩体来确定，而确定浆液实时去向是试验成功的关键，这是目前注浆相关试验难以突破的瓶颈。

在现有的技术中，专利号为201510569171.0的中国专利 《一种裂隙岩体可视化注浆试验装置及试验方法》，公开了一种利用CT扫描装置实现注浆过程可视化的试验装置，但是本试验装置注入浆液十分微量，若把控不好硫酸钡与浆液比例很难达到目标效果，并且砂质岩体难以进行劈裂注浆，与实际相差较大。

同位素示踪技术在地质学科中已初露头角，但大都应用在测地质年代、油气勘探等方面，没有人研究利用放射性同位素实时追踪物质，在现有医疗技术中，中国专利号为200820183469.3 的“在线合成氧-15水装置”提供了一种可即做即用制作氧-15水的装置，可利用其制作氧-15同位素。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有试验技术的不足，提供一种利用诱导浆液定向渗透并基于同位素示踪技术可实时追踪浆液去向的试验装置及试验方法，该装置简便易操作，试验结果清晰，试验方法简单明了，能很好的解决浆液方向不可控以及注浆工程隐蔽性的问题，可以实现诱导定向渗透注浆并且全程可视化，本装置还考虑了边界效应对浆液渗透的影响。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于同位素示踪技术诱导渗透注浆试验装置，包括诱导渗透注浆装置和设置于诱导渗透注浆装置一侧的实时同位素监测装置；所述诱导渗透注浆装置主体为仅上部开口的筒状透明试验盘，透明试验盘底部圆心处开有一上水孔，透明试验盘上下端边缘分别水平向外延伸形成环形延伸部，透明试验盘的上、下环形延伸部通过连接件分别与顶盖和底盖固定连接，底盖内部开设有一条倾斜的通道，通道一端向上与透明试验盘的上水孔相连通，另一端延伸至底盖的侧面，并通过上水管与进出水装置相连；

所述顶盖的中心有一个注浆孔，注浆孔外侧沿顶盖径向设置有三组诱导孔，相邻两组诱导孔穿过的径线之间的夹角为45°，注浆孔通过注浆管与微量注射泵相连；三组诱导孔的外部通过排水管与进出水装置相连，三组诱导孔的下部连接有延伸至透明试验盘内底部的抽水管，抽水管管壁上开有若干与抽水管内腔相通的抽水孔，抽水管外部设置有滤网，防止试样堵塞管道；

所述试验盘内底部上面铺设有一层过滤网，固定试样，防止试样堵塞上水管道。