[实用新型]一种渗流场下的三维注浆模拟试验系统

说明书

本实用新型公开了一种渗流场下的三维注浆模拟试验系统，该系统包括：模型主体，包括相互连接的注水部和介质填充部，注水部能够将水注入到介质填充部中，介质填充部内填充有被注土体材料；且介质填充部上设有水位控制单元和渗漏模拟孔，水位控制单元能够控制介质填充部内的水位，渗漏模拟孔设置在水位控制单元的下方，介质填充部内的水能够经渗漏模拟孔渗漏至外部，使介质填充部内形成渗流场；其还包括应力加载装置和注浆控制装置。本实用新型能有效模拟不同地质条件、注浆条件、浆液特性情况下浆液扩散规律，可为工程应用提供理论依据。同时，本实用新型还具有结构简单、操作简易等优点。

技术领域

本实用新型涉及注浆模型试验技术领域，尤其涉及一种渗流场下的三维注浆模拟试验系统。

背景技术

城市化进程不断推进，城市地下空间的开发建设进入蓬勃发展阶段。超深地下工程存在地下水环境复杂、施工质量难以控制等诸多不可预见等不利因素，其建设及使用过程中时常出现渗漏水、流砂问题，甚至发生突涌水安全事故。注浆封堵是治理地下工程渗漏问题常用的技术手段，在各类工程中广泛地应用。

传统的水泥基注浆材料存在难渗透、扰动大等问题，而丙烯酰胺、环氧树脂等化学注浆材料成本高、有毒性。随着纳米技术和多学科交叉应用的迅速发展，一系列创新性的注浆材料及方法相继被提出。Gallagher提出纳米层状硅酸盐材料，如硅溶胶，可以保持土体骨架不变的前提下通过固化孔隙流体加固土体；黄雨等也提出了一种基于纳米级层状硅酸盐材料的砂土液化防治方法。

纳米层状硅酸盐材料应用于注浆堵漏的潜力巨大，目前的研究现状看，虽然取得了一定成果，但仍存在以下不足：该注浆新材料的研究主要集中在液化防止领域，对于注浆封堵的方法及效果的研究还较少。现有研究手段主要是小尺度的室内单元试验、土柱试验以及离心机模型试验，基于模型试验的新材料注浆模拟，尤其是动水条件下浆液的扩散封堵机理及应用研究尚欠缺。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种渗流场下的三维注浆模拟试验系统，其可有效模拟不同地质条件、注浆条件、浆液特性情况下浆液扩散规律，可为工程应用提供理论依据。

一种渗流场下的三维注浆模拟试验系统，其包括：

模型主体，包括相互连接的注水部和介质填充部，所述注水部能够将水注入到所述介质填充部中，所述介质填充部内填充有被注土体材料；且所述介质填充部上设有水位控制单元和渗漏模拟孔，所述水位控制单元能够控制所述介质填充部内的水位，所述渗漏模拟孔设置在所述水位控制单元的下方，所述介质填充部内的水能够经所述渗漏模拟孔渗漏至外部，使所述介质填充部内形成渗流场；

应力加载装置，用于对所述被注土体材料施加压力，模拟不同深度的上覆地层压力；

注浆控制装置，用于将浆液注入到所述被注土体材料中。

在其中一个实施例中，所述注水部包括水箱，所述水箱上设有进水孔及溢流孔，所述进水孔与水源相连接，所述溢流孔能够控制所述水箱内的水位，所述水箱上还设有至少一个出水孔，所述水箱内的水经所述出水孔流入到所述介质填充部中。

在其中一个实施例中，所述水位控制单元包括沿所述介质填充部的高度方向依次间隔设置的多个水位控制阀。

在其中一个实施例中，所述出水孔、所述水位控制阀和所述渗漏模拟孔处均设置有过滤网。

在其中一个实施例中，所述应力加载装置包括底座、加载油缸和加压盖板，所述底座固定在所述介质填充部的顶部，所述加载油缸安装在所述底座上，所述加压盖板与所述加载油缸的活塞杆相连接，且所述加压盖板压附在所述被注土体材料的上表面。

在其中一个实施例中，所述加压盖板的形状与所述介质填充部的内部形状相匹配。