[发明专利]一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置及使用方法

权利要求书

1.一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置，其特征在于：它包括用于模拟水环境的水环境模拟装置；用于获取水下构筑物裂隙的水下拓印装置；用于注浆封堵的注浆封堵试验装置；

所述水环境模拟装置包括用于盛水的透明玻璃水箱（1），所述透明玻璃水箱（1）的内侧壁上设置有多个不同位置的高清摄像机（2），所述透明玻璃水箱（1）的内部中间部位安装有空间任意角底座（5），所述空间任意角底座（5）的顶部用于放置裂隙实体透明模型；

所述裂隙实体透明模型用采用3D打印机以透明树脂为材料，打印制成的裂隙实体模型；将模型分隔开，成为两半可分开结构，可分开取出填充物，在侧壁安装光纤压力传感器（3）、光纤位移传感器（4）以测压力，在自选的抽注位点插入注浆封堵试验装置的注浆管（6）、排气/水管（7）与注浆机、抽水机相通，辅以原始应力夹具模拟来自构筑物自身的压力；

所述水下拓印装置主体为半球形，采用两层不同材质连接而成，在顶部硬质层设置孔洞并伸入抽气管（8），用于排气排水；采用弹性大、可变形的材料制成的弹性变形层（9）连接在顶部硬质层的下侧壁，制备成一定厚度的半球状外壳，内部中空；在弹性变形层（9）底部预设强力吸盘（10），再用防水胶带将装置整体缠绕，最后涂上防水漆，防止漏水。

2.根据权利要求1所述的一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置，其特征在于：所述透明玻璃水箱（1）采用可加压水箱。

3.根据权利要求1所述的一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置，其特征在于：所述原始应力夹具用于模拟真实情况下除水压的其他压力。

4.根据权利要求1所述的一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置，其特征在于：所述注浆封堵试验装置包括注浆管（6）、排气/水管（7）、注浆机、抽水机、磁性诱导子、磁性导向式自汇聚注浆材料和速凝剂；所述磁性诱导子磁性导向式自汇聚注浆材加入浆液后，可观察不同磁性混合物条件下距离变化、管注入影响范围及水是否离析影响，且可观察是否完全封闭及观察停止条件。

5.采用权利要求1-4任意一项所述一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

对于水域浅的构筑物：

Step1：在退潮时或枯水期，先用超声波振动对裂隙上附着物进行清创，用硅胶拓片在裂缝里加脱模剂，找到裂隙模型原型；

Step2：对模型三维扫描，运用3D打印技术以透明树脂为材料制成裂隙实体透明模型，裂隙实体透明模型为两半可分开结构，利于取出补充物定量分析；

Step3：在裂隙实体透明模型侧壁加光纤压力传感器（3），并由此检测压力；

Step4：调整空间任意角底座（5）的角度，使模拟更贴近实际，调整后将裂隙实体透明模型放置在空间任意角底座（5）上；

Step5：用原始应力夹具夹紧在模型上，模拟除水压外的其它压力；

Step6：将安置好的空间任意角底座（5）和裂隙实体透明模型放入透明玻璃水箱（1），透明玻璃水箱（1）中选择加入淡水或海水，模拟真实水环境；

Step7：将排气/水管（7）及注浆管（6）放入裂隙实体透明模型的相应抽吸点位，钻孔埋嘴，选择加入浆液，在浆液中加入隔水剂以防止水离析，增加内聚力，加入速凝剂使浆液快速凝固，观察记录注浆补隙过程；

Step8：在浆液中加入强磁，吸引，增大覆盖面，选择不同磁性汇合物，观察记录注浆补隙过程，分析不同磁性汇合物条件下汇聚力变化，观察管注入的影响；

Step9：将实验后的裂隙实体透明模型分开，取出填充物，定量看实体，对样品进行三步检测：SEM扫描、回弹仪、CT值，直观分析粘结度、紧密程度；测强度、密实度，以此不断改进注浆参数，选择适合的条件、抽注模式和高效的浆液材料作为补隙方案。

6.根据权利要求5所述一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

对于水域较深处的构筑物：

Step1：对于水域较深处的裂隙，用水下拓印装置罩住目标裂隙，强力吸盘紧紧吸附住构筑物表面；

Step2：超声波振动对裂隙表面清创处理；

Step3：水下拓印装置的排气管开始工作，将罩住的裂隙空间排气排水，形成真空条件，进行拓印；

Step4：对模型三维扫描，运用3D打印技术以透明树脂为材料制成裂隙实体透明模型，裂隙实体透明模型为两半可分开结构，利于取出补充物定量分析；

Step5：在裂隙实体透明模型侧壁加光纤压力传感器，由此检测压力；

Step6：调整空间任意角底座（5）角度，使模拟更贴近实际，调整后将裂隙实体透明模型放置在空间任意角底座（5）上；

Step7：用原始压力夹具加到裂隙实体透明模型上，模拟除水压外的其他压力；

Step8：将安置好的空间任意角底座（5）和裂隙实体透明模型放入可透明玻璃水箱（1），透明玻璃水箱（1）中选择加入淡水或海水，模拟真实水环境；

Step9：将排气、排水管及注浆管放入裂隙实体透明模型的相应抽吸点位，钻孔埋嘴，选择加入浆液，在浆液中加入隔水剂以防止水离析，增加内聚力，加入速凝剂使浆液快速凝固，观察记录注浆补隙过程；

Step10：在浆液中加入强磁，吸引，节省成本，增大覆盖面，选择不同磁性汇合物，观察记录注浆补隙过程，分析不同磁性汇合物条件下汇聚力变化，观察管注入的影响；

Step11：将实验后的裂隙实体透明模型分开，取出填充物，定量看实体，对样品进行三步检测：SEM扫描、回弹仪、CT值，直观分析粘结度、紧密程度；测强度、密实度；以此不断改进注浆参数，选择适合的条件、抽注模式和高效的浆液材料作为补隙方案。