[实用新型]一种可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置

说明书

本实用新型公开了一种可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置，传统的室内注浆试验装置一种是在一个围压不变的土样内注浆，测试静力条件下注浆对土质特性的影响；另外一种是在一个轴向可以加载的圆柱形试样内注浆，可以测试在不同上覆土压力下注浆特性的不同，但是这种情况下水平各方向的应力状态是相同的，此时土样的应力状态显然和实际状态下的土是不同的。本实用新型采用X轴、Y轴和Z轴三向独立加载，采用流体进行柔性加载，在模型箱体的底部开孔加入注浆管，用于模拟不同应力路径下注浆对周围土样产生的影响，同时土样可以采用人工制备的透明土材料，结合PIV技术对土的位移场进行监测。本实用新型小巧方便易用，特别适合实验室内使用。

技术领域

本实用新型涉及一种地基与基础工程领域的试验装置，特别涉及一种可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置。

背景技术

随着我国社会经济的迅猛发展，现代化城市建设进度不断加快，大型综合多功能建筑群不断涌现，基础设施建设也在日趋完善。目前城市地下隧道越来越多地投入运营，加之城市用地紧张，基坑周边的环境条件变得越来越复杂，并且基坑对周边环境所产生影响的变形控制标准也日益严格。在基坑开挖过程中，邻侧土体的卸荷作用导致基坑周围土的应力状态分成了不同的区域，包括壁后主动区土体、坑底角处被动区土体以及过渡区土体。不同区域的土体有着不同的应力历史和应力状态。但是对于不同应力状态下土体的注浆特性却鲜有试验装置可以进行室内试验模拟。

注浆技术在实际工程中广泛的应用使得这一课题有着很强的工程实际意义，目前国内外已经有一部分学者开始研究不同侧压力系数、不同上覆土压力以及不同超固结比对注浆特性的影响，但是由于试验设备的局限性导致不能进行更深一步的研究工作。

实用新型内容

本实用新型主要涉及一种可独立控制土体三向应力状态的注浆试验装置，采用三向柔性加载，实现三向应力的独立控制。通过压力伺服系统来再现基坑周围土体中不同区域的应力状态，然后通过定体积或定压力注浆来模拟不同应力路径下土体的注浆特性、研究注浆对土体周围位移场、应力场以及超孔隙水压力场的影响。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置，包括模型箱体、注浆管、土体试样、两台相机和一台计算机；所述模型箱体是一个六面体，所述模型箱体的顶面板为箱体盖，所述模型箱体的前面板和后面板均为边长为L的正四边形，所述模型箱体的顶面板、底面板、左面板和右面板均为长边为L、短边为L/2 的矩形；所述前面板的材料为透明的有机玻璃；

所述模型箱体的后面板、顶面板、左面板和右面板的内侧均设有加压囊，所述后面板、顶面板、左面板和右面板上、且位于每个面板对角线的相交点处的加压孔；

后面板内侧的加压囊通过该面板上的加压孔连接至用于控制充入该加压囊内流体的压力的第一压力伺服控制系统；左面板内侧的加压囊和右面板内侧的加压囊均通过所在面板上的加压孔连接至用于控制充入这两个加压囊内流体的压力的第二压力伺服控制系统，顶面板内侧的加压囊通过该面板上的加压孔连接有用于控制充入该加压囊内流体的压力的第三压力伺服控制系统；

在所述底面板上紧贴着前面板的内侧设有一个用于通过注浆管的通孔；所述注浆管的前端设有四个出浆孔，自位于出浆孔的后侧3mm处依次设有间隔为3mm的三道凹槽，所述注浆管的一端自所述通孔伸入至所述前面板对角线的相交点处，所述注浆管的另一端连接至用于控制注浆压力或体积的压力伺服系统，所述注浆管上设有开关；还设有与所述注浆管的末端配合的薄壁气囊；

所述模型箱体的底面板上设有排水孔，所述底面板上自下而上的设有一层滤纸和透水石及土体试样，将所述土体试样填满至模型箱体，所述土体试样采用人工制备的透明土材料；所述前面板上画有网格线，并涂覆有一层彩色沙粒；所述模型箱体内设有孔隙水压计，所述孔隙水压计连接至所述计算机。

进一步讲，本实用新型所述的可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置，其中，除了前面板之外的其余面板采用铝板或是合金材料。