[发明专利]盾构同步注浆中浆液损失量的模拟试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种盾构同步注浆中浆液损失量的模拟试验装置，包括：环状的透明箱体；与透明箱体连接的水循环系统，用于模拟实际的承压水环境，包括流量计；置于透明箱体的内侧面的隔离体，开设有透水孔；置于隔离体内并与透明箱体连接的模拟管片，与隔离体之间形成有模拟通道；设于模拟通道内且可移动的透明封闭塞体，开设有贯通的注浆孔，通过透明封闭塞体的移动而在模拟通道内形成位于模拟管片外侧的注浆间隙，进而通过注浆孔向注浆间隙内注入模拟浆液，以模拟盾构施工中的同步注浆过程。本发明能够提供不同的承压水环境条件，模拟同步注浆的全过程，且可推算出浆液损失量与承压水压力直接的关系，提高了所获得的浆液损失量的精准度。

技术领域

本发明涉及盾构工程技术领域，特指一种盾构同步注浆中浆液损失量 的模拟试验装置及方法。

背景技术

苏州河调蓄管道工程项目是上海首次进行60m级的深层地下空间开 发建设，隧道全长15.7km，在深层隧道高内、外水压力反复作用及超深软 弱覆土环境下采用10m级以上大直径盾构进行施工。同步注浆层作为盾构 推进后盾尾空隙的主要充填材料以及隧道衬砌结构与外部水土环境隔开 的唯一屏障，起到了减少环境影响、防止隧道变形和抗浮抗渗等不可或缺 的作用。同步注浆研究主要围绕环境变形和结构受力两个关键问题展开， 另外重点涵盖注浆扩散和固结机制、注浆材料、施工参数确定方法、以及 注浆损失体量计算等内容，但这类研究通常集中在中浅覆土地层中，在深 层隧道工程上缺乏借鉴作用。

目前，深隧工程的建设主要集中在欧美等发达地区(如芝加哥蓄洪隧 道工程、亚特兰大深隧工程、香港荔枝角雨水排放深层隧道系统)，且绝 大部分都建设在硬土、岩石等地层环境中，地质条件与上海较为接近的日 本东京外廓放水路工程近年来建设的深隧工程同步注浆则以双液浆施工 为主，对国内主要沿用的单液浆施工工艺指导意义较小。此外，由于苏州 河深层排水调蓄管道系统首期工程——苗圃至云岭西施工试验段隧道才 刚刚启动，关于上海地区60m级的深层地下空间内的大直径盾构施工同步 注浆的相关研究内容较少，室内大型模拟试验研究尚少，且同步注浆浆液 填充率、填充状态、浆液损失量的计算方法尚不精准。

针对超深覆土高水压地层，隧道开挖后，衬砌管片的受力状况以及注 浆后，浆液的运动状态均会随着埋深增加而大幅改变，盾构掘进过程中同 步注浆时浆液注入的流淌性、充填率和均匀性难以保证，在富含承压水砂 性环境及可能含有渗流通道的情况下的同步注浆的浆体材料的稳定性，浆 液固化过程中不同强度承压水的冲刷和浆液渗流导致的浆液损失，浆液填 充率和损失率不同将会导致浆液填充效果不同。

目前不通过覆土加载，直接进行超深覆土富含承压水环境进行模拟的 试验尚未见报道，直接利用试验装置的可视化同时对同步注浆浆液填充过 程研究而进行室内大型模型试验的研究尚未可见，目前获取浆液损失体量 的计算方法多由浆液充填率表示，由于盾尾间隙体积和浆液充填体积的难 以获取，因此难以精确获得浆液充填率和损失率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构同步注浆中浆 液损失量的模拟试验装置及方法，解决现有的由浆液充填率表示浆液损失 量存在的难以精确的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构同步注浆中浆液损失量的模拟试验装置，包 括：

环状的透明箱体，内部形成有环形的土仓室，所述土仓室内装有模型 土，所述透明箱体的内侧形成有隧道模拟空间；

与所述土仓室连通的水循环系统，用于向所述土仓室内注入设定压力 值的水以模拟实际的承压水环境，所述水循环系统包括设于进水端和出水 端的流量计，用以计量进水量和出水量；

置于所述隧道模拟空间内并与所述透明箱体的内侧面相贴合的隔离 体，所述隔离体为透明结构且其上开设有透水孔，所述透明箱体的内侧面 为透水结构；