一種模擬動水條件下滲透注漿擴散試驗的模型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于注漿擴散試驗的模型裝置，具體涉及一種細砂和動水環境下超細漿材低壓低速滲透注漿模擬試驗裝置及試驗方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國隧道、礦山等地下工程的快速發展，建設過程中突水涌泥現象時有發生，據統計，突水涌泥災害的發生頻率在地下工程事故中排在第二位，造成的經濟損失和人員傷亡排名第一位。
[0003]在地下工程建設施工以及工程災害事故處理中，注漿是很重要一技術手段，但是目前注漿理論發展遠遠滯后于工程實踐，注漿多依靠經驗，缺乏有效的理論指導而遠未成熟。
[0004]滲透注漿由于注漿壓力較低，對地層擾動較小，所以在工程注漿中廣泛應用。為了研究滲透注漿理論，通常使用注漿模型試驗來模擬真實的注漿應用環境。模型試驗的方法可以較全面真實的模擬復雜地質構造，為建立數學模型和提出新的注漿理論提供依據，是研究滲透注漿理論的一種重要手段。
[0005]目前國內外開展了一系列滲透注漿模型試驗，但現有的模型試驗裝置存在以下問題:
[0006]1、無法直接觀察漿液滲透規律，漿液擴散仍然存在嚴重的“黑箱”問題。
[0007]2、注漿試驗普遍在無水或靜水條件下進行，與工程實際存在較大出入，使得試驗結論過于理想化，無法直接應用于工程實踐。
[0008]3、即使試驗在動水流速下進行，也無法模擬注漿一定時間后水流在介質中所形成的均勻動水條件。
[0009]4、無法定量模擬低壓慢滲條件下的漿液滲透擴散規律。
[0010]5、檢測過程中無法獲得必要的關鍵參數，無法對整個三維空間范圍內的滲透壓力變化進行描述。
[0011]6、無法觀察注漿過程對周圍動水條件的滲透壓力以及環境溫度的影響。
【發明內容】
[0012]為解決現有技術存在的上述不足，本發明提供一種可視化，有動水環境影響的模擬動水條件下滲透注漿擴散試驗的模型裝置。
[0013]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0014]—種模擬動水條件下滲透注漿擴散試驗的模型裝置，包括介質填充裝置，注漿模塊，注水模塊，以及注漿參數采集裝置；所述注漿模塊包括設于所述介質填充裝置頂部的注漿孔，所述注漿孔通過注漿管與注漿栗連接；所述注水模塊包括在所述介質填充裝置側壁開設的注水口，所述注水口通過注水管與加水裝置連接；所述注漿參數采集裝置設于所述介質填充裝置的側壁上；在所述介質填充裝置的頂部和底部設有翼板；通過所述注漿栗和所述加水裝置向所述介質填充裝置模擬注漿和注水，并利用注漿參數采集裝置采集相關參數，從而實現模擬動水條件下的滲透注漿擴散試驗。
[0015]所述注水裝置為穩壓注水裝置，所述注水管上設有閥門，利用所述穩壓注水裝置向所述介質填充裝置注入流速一定的動水，以在介質中形成均勻動水條件。
[0016]所述介質填充裝置的側壁由透明的有機玻璃材質制成。
[0017]所述介質填充裝置為圓柱形容器，在介質填充裝置的頂部和底部設有密封板，所述翼板與所述密封板密封固定連接。
[0018]在底部的所述密封板上設有若干個保證漿液擴散流暢性的透水孔，所述透水孔上方固定有高目數紗網。
[0019]所述注漿栗可自由調節栗送流量；所述注漿孔通過耐壓管路與所述注漿栗連接，所述注漿管的接口設置于所述介質填充裝置頂板的中心位置，所述注漿管伸入所述介質填充裝置內部設定長度。
[0020]所述耐壓管路上設有壓力表。
[0021]所述注水口位于所述介質填充裝置側壁上部的中間位置。
[0022]所述介質填充裝置的側壁上設有若干個與所述注漿孔等高的用以通過注漿參數檢測元件數據傳輸線的開孔，所述開孔周圍設有若干個凹槽，所述凹槽上置有孔隙水壓力傳感器；所述凹槽頂部設有空心套管，所述空心套管內放有溫度傳感器。
[0023]所述孔隙水壓力傳感器分別布置在所述介質填充裝置的四周，并沿縱向等間距布置。
[0024]本發明的有益效果為:
[0025]本發明的注漿擴散試驗裝置，可以通過注漿模塊模擬漿液的擴散過程，通過注水模塊模擬動水環境下的注漿，從而來模擬真實的注漿應用環境，為建立數學模型和提出新的注漿理論提供依據。
[0026]試驗裝置為高強的可視化有機玻璃材質，可實時直觀觀測滲透注漿擴散規律過程，實現注漿過程可視化，突破注漿過程的“黑箱”難題，有機玻璃的強度較高，可以滿足較高注漿壓力條件下的要求。
[0027]試驗裝置為圓柱狀，對于實際情況下砂質空腔動水注漿擴散機理的探究有突出表現。
[0028]在試驗裝置的頂部和底部設有翼板和密封板，翼板可以起到很好的擾流作用，為形成均勻動水條件提供必要條件。采用密封板，使試驗裝置密封性好，可實現高壓注漿，最大注楽壓力可達2MPa。
[0029]在底部密封板上設有透水孔，可以保證漿液擴散的流暢性，透水孔上方固定高目數紗網，可以防止介質隨動水或漿液從透水孔溢出介質填充裝置。
[0030]通過使用可自由調節栗送流量的注漿栗和耐壓管路，可以實現注漿速率與注漿量可控，方便模擬不同環境下不同注漿速率和不同注漿量下的漿液擴散情況，從而實現注漿液低壓慢滲的模擬。
[0031]在耐壓管路上設有壓力表，可以實時觀察注漿壓力變化的情況。
[0032]使用穩壓注水裝置，可以利用所述穩壓注水裝置向所述介質填充裝置注入流速一定的動水，以在介質中形成均勻動水條件。
[0033]設置注漿壓力表、溫度傳感器和孔隙壓力傳感器，可實時采集滲透壓力、孔隙水壓力、注漿壓力和速率等關鍵注漿參數，輔以分析介質的注漿響應特征。
[0034]沿介質填充裝置的縱向等間距布置孔隙水壓力傳感器，和設置的溫度傳感器，可以梯度觀察注漿過程中漿液對于動水滲透壓力的擾動以及對溫度的影響，便于對整個加固范圍的滲透壓力場進行檢測，為整個三維空間范圍滲透壓力的描述提供依據。
[0035]本裝置可廣泛應用于砂礫、砂土、碎石、相似材料等多種充填介質條件下的滲透注漿擴散試驗，適用范圍廣。
[0036]通過注水通道向介質中注入穩定流速、壓力的水，保證了注漿介質中均勻的動水環境，使之更加貼近真實環境。
[0037]試驗裝置體積小，重量輕，操作簡便，可循環使用，進行交叉因素下多序次試驗，提高了試驗效率，降低了試驗成本。
[0038]利用本裝置可以實現低壓力和低流速的超細注漿材料在動水環境下滲入砂質介質過程的模擬，研究漿液在砂質介質中擴散路徑、形態、距離等關鍵特征，并可實時采集土壓力、滲透壓力等關鍵參數對于楽液入滲的響應特征，在此基礎上揭示楽液在砂質介質中的擴散機制，解決了現有砂質介質滲透試驗中因流速和壓力過高漿液入滲困難、漿液滲透過程存在“黑箱”弊端、未能模擬動水環境與工程實際偏差較大、無法進行滲透注漿多元關鍵參數實時采集等難題，具備較大的理論指導和工程應用價值。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發明結構正視圖；
[0040]圖2是本發明結構側視圖；
[0041 ] 圖3是本發明結構俯視圖；
[0042]其中，I是頂部密封板，2是底部密封板，3是注漿管，4是注水通道，5是密封橡膠密封圈，6是孔隙水壓力傳感器，7是溫度傳感器，8是透水孔，9是螺栓，10是介質填充裝置。
【具體實施方式】
[0043]下面通過具體實例對本發明進行進一步的闡述，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其內容進行限定。
[0044]如圖1、圖2、圖3所示，一種細砂和動水環境下