[发明专利]一种可视化多介质动水注浆试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种可视化多介质动水注浆试验装置及方法。将不同的透明注浆介质置于下面层中，然后将粘贴有橡胶密封条的透明上面层置于注浆介质之上；将粘有橡胶垫的承压装置放在上面层之上，然后拧紧下面层两短边侧的螺栓拉杆，以保证装置的密封性；将加载装置的压头置于承压装置的压头平台上，在配重挂钩上挂上一定质量的砝码；外接稳压水源以及注浆装置，同时架设高速摄像设备，即可开展动水注浆试验。本发明可以直观地研究不同注浆介质下的动水注浆扩散规律以及注浆结石体形成模式，不仅解决了现有技术中存在的不足，还为研究动水注浆规律提供新的试验方法和思路。

技术领域

本发明涉及一种可视化多介质动水注浆试验装置及试验方法。

背景技术

注浆技术是有效解决地下工程中水灾害问题的常用手段之一。在注浆工程中有很多是用于高压、高流速、大流量的堵水，这时候假定注浆过程中仅存在静水是不符合工程实际的。实际上，动水条件下的注浆过程是浆液、水以及注浆介质的动态耦合作用过程。由于浆液及被注岩土介质性质复杂，注浆工程又属于地下隐蔽工程，目前还没有非常完善的动水注浆数学模型，理论研究仍落后于工程实践。而相似模型试验是开展动水注浆规律研究的重要手段，它以科学而系统的相似理论为基础，确保模型系统与原型系统之间的匹配与联系，从而可以提高试验结果的可信度。

然而在现有相关试验设备中，往往仅能研究单一的注浆介质，无法模拟出多种类型的可注岩土介质。有的动水注浆装置是完全密封的，无法直观地观察到浆液与动水在注浆介质中的动态作用规律。还有的动水注浆装置只考虑了浆液与水之间的两相流动过程，没有考虑实际工程所处的应力环境。

基于以上原因，需要一种能够考虑多种介质以及注浆应力环境的可视化动水注浆试验装置及方法被设计出来。本发明针对动水注浆试验的需求进行设计，在相似理论的基础上可以近似模拟出注浆工程中浆液在动水条件下的扩散规律，为研究动水注浆提供新的试验方法和思路。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种可视化多介质动水注浆试验装置及方法，可以研究不同注浆介质下的动水注浆扩散规律以及注浆结石体形成模式，不仅解决了现有技术中存在的不足，还为研究动水注浆规律提供新的试验方法和思路。

本发明的技术解决方案是：

一种可视化多介质动水注浆试验装置，包括上面层、注浆介质、下面层、加载装置、承压装置、动水入口箱以及废液出口箱。

所述下面层为凹槽型，所述动水入口箱和废液出口箱分别设置在下面层的凹槽两端，下面层、动水入口箱和废液出口箱构成注浆介质空间。所述注浆介质置于所述注浆介质空间内，形成注浆介质层。所述上面层与所述注浆介质空间形状适配，上面层扣合在注浆介质之上并将所述注浆介质空间密闭。所述承压装置设在上面层上，将加载装置的压力均匀传递至上面层上。所述动水入口箱与注浆介质空间之间设置入水闸门，所述废液出口箱与注浆介质空间之间设置排液闸门。下面层底部设注浆孔。

所述下面层置于平台架上，所述平台架设四条平台架腿，平台架腿侧面上方焊接吊环、底面设置万向轮，以便于整个试验装置的吊装和移动。

所述上面层选用透明材质，如有机玻璃，其尺寸略小于所述下面层内部空间尺寸，所述上面层四周贴一层橡胶密封条。

所述下面层由矩形钢板制作，其中两长边侧设置一定高度的侧向约束边，形成凹槽型，约束边两端均对向设置一个螺栓拉杆，用于控制约束边变形。

所述承压装置由四个直角梯形的带肋钢板焊接而成，正好与所述上面层的对角线重合。

所述承压装置的带肋钢板的底面粘贴一层橡胶垫，带肋钢板相互交叉部位焊接多层肋板，其中位于带肋钢板顶部的一层肋板兼做压头平台。