[发明专利]模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统

说明书

本发明属于岩土工程试验技术领域，提供了一种模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统，旨在解决模拟试验中不能实现高低温条件下岩体注浆、渗流运移过程可视化检测的问题，该系统包括实验舱系统、注浆系统、温控系统、透水控制系统、旋转承载系统和探测扫描系统；注浆系统用于注射浆液模拟试件注浆过程；温控系统用于进行循环浴液的温度控制；透水控制系统用于输送渗流液；探测扫描系统包括高能加速器CT探测系统和PET探测系统，分别用于检测浆液渗流运移及液体流体运移。通过本发明提供的温控系统、注浆系统、透水控制系统可实现高低温条件下的岩体注浆模拟，同时通过探测扫描系统可实现岩体注浆、渗流运移过程的实时可视化检测。

技术领域

本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统。

背景技术

注浆技术在地下结构防渗、基坑加固、防止地面沉降、已建构筑物地基处理、顶管减摩顶进等方面起着重要的作用，对隧道工程而言，注浆具有充填作用，加固作用和减渗作用。隧道洞身处在地下水发育地段，大量排放可能影响当地生态环境，采用“以堵为主、限量排放”的防排水原则；注浆的主要作用：1)降低围岩的渗流性，提高其抗渗能力，减少地下水的渗流量；2)疏导(局部为堵水)水流，改善工程施工，运营条件；3)改善隧道围岩的力学性能，提高其整体性；4)充填隧道周边围岩的溶洞、溶槽、裂隙，防止塌陷，改善其物理力学条件。

但是实施施工中，对于地热条件下高温隧道或者高原条件下的低温隧道，注浆工程的相关参数把控常常依据经验设定，注浆量的多少以及注浆后隧道围岩的浆液扩展情况不能得到可靠数据；若注浆量较少，在高温或者低温外界环境作用下，注浆后的隧道围岩会造成裂缝产生以及突水情况的发生，易造成人身伤亡及重大经济损失，对隧道的后期运营有着重大影响。现有技术中对特殊条件下的隧道注浆模拟，其均不能实现试件中隧道注浆过程模拟、渗流突水的流体运移模拟的可视化三维过程检测，不能全面地探索隧道围岩注浆前后的流体在裂缝中的运移演化规律和控制因素，得到的模拟试验数据缺乏科学性和准确性。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决模拟试验中不能实现高低温条件下岩体注浆、渗流运移过程可视化检测的问题，本发明提供了一种模拟模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统，该可视化试验系统包括实验舱系统、注浆系统、温控系统、透水控制系统、旋转承载系统和探测扫描系统；

所述实验舱系统包括箱体、加载装置、保温层装置和垫板组件；所述加载装置设置于所述箱体内部，用于对试件施加围压以模拟地应力；所述保温层装置设置于所述加载装置内部，用于进行试件温度保护；所述垫板组件设置于所述保温层装置内部，用于设置透水管路和温控管路；

所述注浆系统用于注射浆液；所述温控系统用于进行循环浴液的温度控制；

所述透水控制系统包括透水控制动力装置和透水组件，所述透水组件设置于所述透水控制动力装置之间，用于输送渗流液；

所述旋转承载系统包括转台和传动装置，所述传动装置的一端固设于所述转台；所述转台设置于所述实验舱系统下方；所述转台周侧设置有凹槽，用于容纳所述传动装置；在转台动力装置驱动下，所述传动装置可沿着所述凹槽环绕；

所述探测扫描系统包括高能加速器CT探测系统和PET探测系统，用于扫描探测试件内部浆液渗流运移的所述高能加速器CT探测系统、用于扫描探测试件内部流体运移的所述PET探测系统分别设置于所述实验舱系统的侧边且两者互不干涉。

在一些优选实例中，所述注浆系统包括注浆动力装置和注浆组件，所述注浆组件设置于所述注浆动力装置与所述箱体之间，用于输送浆液；所述注浆组件包括注浆总管以及多个注浆分管；所述注浆总管的一端与所述注浆动力装置连接，另一端与多个所述注浆分管通过组合接头连接。