[实用新型]一种承压动水条件下高聚物裂隙注浆模型试验装置

说明书

本实用新型提供一种承压动水条件下高聚物裂隙注浆模型试验装置，包括可视化裂隙试验台、可以调节供水压力的稳压供水系统、可以调节排水压力的稳压排水系统、监测系统和高聚物注浆系统；可视化裂隙试验台包括依次设置的透明板、密封垫圈和钢板，透明板、密封垫圈和钢板之间围成密封的裂隙；可以调节供水压力的稳压供水系统、可以调节排水压力的稳压排水系统分别与可视化裂隙试验台的裂隙连接。能够调整不同动水压力环境，为测试承压动水条件下高聚物裂隙注浆扩散特性提供了一种较完备的装置，所得测试结果可以为地下工程水害防治高聚物注浆参数设计提供依据。

技术领域

本实用新型涉及地下基础设施安全防护领域，尤其涉及一种承压动水条件下高聚物裂隙注浆模型试验装置。

背景技术

受恶劣地质条件的影响，渗漏、突涌水等灾害始终是隧道施工和矿井生产过程中无法回避的技术难题。近年来，随着我国交通基础设施建设的快速发展和矿业开采加速向深部地层推进，因隧道开挖和矿井采掘导致的突涌水事故不胜枚举，造成了十分惨重的损失。不仅如此，由于隧道施工和矿井开采所引起的隧址区（采空区）水土资源破坏、生活用水枯竭、地面塌陷等生态灾难事件也屡屡出现，带来了恶劣的社会影响和严重的经济损失。发展高效、可靠的水害防治技术对于保障岩体工程施工和矿业开采安全、保护生态环境具有迫切而现实的意义。

注浆作为岩体工程水害防治的主要手段长期受到人们的重视，研发水害防治新材料、新技术和新理论一直是国内外专家学者关注的重要课题。近年来，具有自膨胀特性的双组分聚氨酯高聚物注浆材料（简称高聚物）及其高压注射技术在国际上发展十分迅速，应用日趋广泛。与普通注浆材料相比，高聚物具有反应快、膨胀率高、防水抗渗、安全环保、耐久性好等特点，已成为综合性能较优的注浆材料，在地下工程水害防治领域显示出广阔的应用前景。

岩体工程水害防治高聚物注浆方法的原理是通过向岩体裂隙（孔隙）中注射双组分高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，实现填充空隙、封堵渗漏通道、防治水害的目的。

裂隙是构成岩体中导水通道的基本形式，是产生突涌水灾害的基础条件之一，深入了解浆液在岩体裂隙中的扩散规律对于注浆设计和施工具有重要指导意义。与非膨胀性浆材主要依赖于注浆压力驱动的扩散机制不同，高聚物浆液被注射到岩体裂隙中之后，主要依靠浆液自身膨胀产生的二次加压作用推动浆液运动。由于高聚物材料的膨胀扩散性能与环境压力、裂隙开度（裂缝缝隙厚度）、注浆量、反应时间及周围介质的约束能力等因素有关，因此与水泥基及其他非膨胀性浆材相比，高聚物材料的注浆机理更加复杂。

目前国内外在高聚物注浆的配套设备、施工工艺等方面已取得重大进展，然而由于高聚物材料的特殊性，使得其注浆理论研究相对滞后，特别是对动水条件下高聚物浆液在岩体裂隙中的扩散规律尚缺乏深入认识，使得注浆方案设计和施工主要依赖于操作人员的经验，理论研究的滞后已成为当前制约高聚物注浆技术发展的瓶颈。

模型试验能够直观反映浆液扩散行为，是研究裂隙注浆扩散机理的重要途径之一。不少学者结合工程实践，开展了动水注浆模型试验研究。现有技术中有提供动水环境的大型平行板试验台（4m×2m），对比分析了静、动水条件下水泥基浆液在平面裂隙中的扩散规律；也有动水单裂隙注浆模型试验系统，能够提供长1m、宽0.5m的裂隙，用该装置对比测试了改性脲醛树脂动、静水条件下的扩散特征；也有利用透明有机玻璃板裂隙（1.2m×0.25m）测试了动水条件下改性脲醛树脂浆液的封堵能力；还有一种可变倾角平面裂隙注浆模型试验系统，分析了裂隙倾角、水流速度对浆液扩散行为的影响。