[发明专利]模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置,其特征在于：试验装置(1)竖直放置于地面上，空气压缩机(3)一端通过安装在管道上的压力表(4)和回浆阀与试验装置(1)相连通、另一端通过安装在管道上的注浆阀与浆液贮存装置(2)相连通。

2.根据权利要求1所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于所述的试验装置(1)为：试验筒(1-3)设置于固定支架(1-4)上，试验筒(1-3)由两个半圆形有机玻璃筒体及密封条(1-1)组成，试验筒(1-3)顶部设置有穿过固定支架(1-4)的压紧装置(1-6)、底部设置有穿过固定支架(1-4)的盾尾间隙模拟装置(1-5)，试验筒(1-3)长度方向上均布设置有若干个加固箍筋(1-2)。

3.根据权利要求2所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于所述的固定支架(1-4)为：上固定板(1-4-1)和下固定板(1-4-4)之间竖向设置有4根加固筋(1-4-2)，加固筋(1-4-2)长度方向上设置有至少1个加固板(1-4-3)，上固定板(1-4-1)中心位置加工有连接杆螺纹孔(e)，下固定板(1-4-4)上表面中心位置设置有管道校位垫(1-4-5)，下固定板(1-4-4)和管道校位垫(1-4-5)中心位置对应设置有注浆孔(c)、周向均布设置有3个支撑杆螺纹孔(d)。

4.根据权利要求3所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于所述的压紧装置(1-6)为：连接杆(1-6-2)设置于连接杆螺纹孔(e)中，连接杆(1-6-2)顶部设置有压紧手轮(1-6-1)、底部设置有安装于试验筒(1-3)上部的压紧板(1-6-3)。

5.根据权利要求4所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于：所述的压紧板(1-6-3)上均布加工有若干通孔。

6.根据权利要求3所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于所述的盾尾间隙模拟装置(1-5)为:试验筒(1-3)内底部设置有注浆防水垫(1-5-3),3个支撑杆(1-5-2)依次穿过下固定板(1-4-4)、管道校位垫(1-4-5)、注浆防水垫(1-5-3)伸入试验筒(1-3)内部并可上下转动，支撑杆(1-5-2)底部设置有支撑手轮(1-5-5)，层流装置(1-5-1)设置于试验筒(1-3)内部并与支撑杆(1-5-2)顶部相接触，注浆管(1-5-4)设置于注浆孔(c)中，注浆管(1-5-4)的一端伸入注浆防水垫(1-5-3)、另一端连接注浆管道。

7.根据权利要求6所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于所述的层流装置(1-5-1)为：中空圆柱形层流筒体(1-5-1-2)的上下两端封闭，层流筒体(1-5-1-2)的下端中心位置加工有进浆孔(b)、上端均布加工有若干浆液分布孔(f)，层流筒体(1-5-1-2)的上端设置有过滤层(1-5-1-1)。

8.根据权利要求1所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于：所述的试验装置(1)一端设置于固定底座(6)上、另一端设置于可调底座(5)上，固定底座(6)的高度大于等于可调底座(5)的高度，使试验装置(1)与水平面倾斜放置或者与水平面平行。

9.根据权利要求2所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置，其特征在于：所述的试验筒(1-3)上侧壁上加工有出浆孔(a)，出浆孔(a)的高度应高于试验时试验筒(1-3)内填充物的高度。

10.上述权利要求1～9任意一项所述的模拟盾尾间隙的壁后注浆浆液扩散装置的试验方法，由以下步骤组成：

S1、试验地层准备：准备试验所用土体，土体选用跟所需要模拟的真实地层环境相同的土体，将试验土体充分搅拌均匀并混合酚酞类染色剂。

S2、浆液配置及置入：根据步骤S1试验地层的可注性以及模拟的真实地层环境配置试验浆液，并将浆液置入浆液贮存装置(2)内；

S3、试验筒(1-3)拼装及土体置入：将试验筒(1-3)拼装为一体，注浆防水垫(1-5-3)和层流装置(1-5-1)依次放入试验筒(1-3)内，整体放置于固定支架(1-4)内上，使试验筒(1-3)的底部与管道校位垫(1-4-5)对齐并加固，安装注浆管(1-5-4)以及支撑杆(1-5-2)和支撑手轮(1-5-5)，转动支撑手轮(1-5-5)使层流装置(1-5-1)距离注浆孔10cm，上紧支撑手轮(1-5-5)，依据目标地层孔隙度及渗透系数对应从试验桶上部装填土体进入试验筒(1-3)，每装填40cm埋置测量单元，填充完成后，将压紧板(1-6-3)和连接杆(1-6-2)放入试验筒(1-3)内，依次安装上固定板(1-4-1)和压紧手轮(1-6-1)，转动压紧手轮(1-6-1)压实土层；

S4、浆液注入：连接注浆系统，设置空气压缩机(3)参数，外接压力表归零，转动转动支撑手轮(1-5-5)使层流装置(1-5-1)落于试验筒(1-3)底部，空气压缩机(3)将浆液注入试验筒(1-3)内，待浆液注满，调节回浆阀，使注浆压力达到预定的注浆压力值0.2～0.4MPa，并保持15min后，关闭注浆阀；

S5、收集试验数据：注浆完毕后，等待浆液固结8～10h，收集测量单元数据。将试验筒(1-3)拆开，对注浆后土体按单位长度切割，分析浆液在土中的扩散固结情况，观察浆液扩散半径及对凝结体进行强度测试。