气压驱动松散体注浆模拟试验装置制造方法及图纸

技术编号:18759759 阅读:25 留言:0更新日期:2018-08-25 08:14
本实用新型专利技术公开了一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,注浆平台子系统由顶部密封盖、中部筒形注浆平台主体和底座构成;气压子系统通过空气压缩机提供注浆压力,气压子系统通过高压输气管与注浆平台子系统连接;监测系统主要包括监测主机、气压传感器、液压传感器和称重传感器。本实用新型专利技术通过充填、压实松散体模拟现场地应力环境,且压实后的卸压能够模拟一侧卸载的实际情况,注浆完成后拆卸密封盖和底座,底部没有接触到浆液的松散体松脱后,借助直尺等常规测量工具测量试验用松散体上表面至下表面的长度即为注浆半径。能够在现场施工之前就能获得浆液扩散距离,且试验过程所处的实验室环境较为稳定,得到的结果对实际工程设计具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
气压驱动松散体注浆模拟试验装置
本技术涉及一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,适用于实验室模拟不同地应力条件下松散体单侧卸载条件的注浆过程。
技术介绍
注浆加固松散体是岩土、采矿工程实践中常见的问题。在现场实践过程中,确定不同应力条件下浆液扩散半径对于指导工程设计与施工十分重要。现场施工过程中,注浆多是在一侧卸载的隧道(巷道)壁面进行的,属于一侧卸载问题。结合球形扩散理论,注浆最小半径为孔底方向,以该方向浆液扩散距离作为注浆半径指导注浆设计与施工是具有科学依据的,然而通过现场试验确定浆液扩散距离是滞后于注浆设计的,并且现场隧道(巷道)围岩体受构造运动和工程扰动影响,具有明显的不均匀性,得到的试验结果往往不能指导实际工程设计,所以,在室内真实再现注浆环境对于松散体注浆设计与施工具有重要意义。为了对实际工程设计提供指导,目前有一些实验室模拟装置,但是这些装置大多采用填充注浆试验,如中国专利CN103267722A公开了一种承压渗透注浆加固试验装置,该装置由注浆筒、浆液存储装置、手动注浆加压装置组成,该装置能够注浆、制作完整试样,但注浆过程比较繁琐、装置清理困难,无法模拟真实的一侧卸载注浆地应力环境,无法实现浆液扩散规律监测,且无法快速简单测得注浆半径。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本技术的目的是提供一种能重现地应力环境,模拟真实的一侧卸载注浆,实现浆液扩散规律监测、可以快速获得准确的注浆半径的气压驱动松散体注浆模拟试验装置。为实现上述目的,本技术采用的技术方案是:一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,包括注浆平台子系统、气压子系统和监测系统;注浆平台子系统包括筒形注浆平台主体,筒形注浆平台主体底端通过环绕筒形注浆平台主体周向设置的底座螺栓固定有一底座,筒形注浆平台主体顶部设有密封盖,所述密封盖通过环向螺纹和O形密封圈密封在筒形注浆平台主体顶端,所述筒形注浆平台主体上部一侧设有进液漏斗;所述气压子系统包括空气压缩机,空气压缩机的出口与一高压输气管的一端连接,高压输气管的另一端穿过密封盖并伸入筒形注浆平台主体,空气压缩机上设有泄压阀;所述监测系统包括气压传感器、液压传感器、称重传感器和监测主机,所述气压传感器设在空气压缩机出气口,液压传感器有四个,从上至下均匀布置在筒形注浆平台主体侧壁的安装接口上,最上方的液压传感器安装高度与筒形注浆平台主体中部的散体高线平齐,且相邻液压传感器间距为100mm;称重传感器设在底座中心,且底座上环绕称重传感器分布设有四个出液孔,监测主机设在筒形注浆平台主体外围,所述气压传感器、液压传感器、称重传感器分别通过数据传输线路与监测主机连接。优选的,所述筒形注浆平台主体的尺寸为Φ120mm×480mm,筒壁厚度为15mm,采用这样的尺寸能够保证在20MPa的应力条件下不产生明显变形。优选的,进液漏斗的最高液面与筒形注浆平台主体上部的浆液高限平齐,保证筒形注浆平台主体上部存在压缩气体空间。优选的,所述高压输气管的直径为6mm。优选的,最顶部的液压传感器距离筒形注浆平台主体顶端120mm。优选的,所述底座内径200mm、壁厚20mm,称重传感器的直径为100mm。相对于现有技术,本技术具有如下优势:1.本技术通过充填、压实松散体模拟现场地应力环境,应力值直接通过称重传感器确定;能够模拟不同地应力等级,且压实后的卸压能够模拟现场隧道(巷道)壁面一侧卸载的实际情况,从而准确再现工程现场应力环境;通过液压传感器可以检测了解浆液扩散规律,从而有益于对浆液扩散过程的研究;2.注浆完成后拆卸密封盖和底座,底部没有接触到浆液的松散体松脱后,借助直尺等常规测量工具测量试验用松散体上表面至下表面的长度即为注浆半径;将注浆后的试验用松散体钻心后进行单轴压缩试验分析,并借助直尺等常规测量工具即可定位获知浆液的整体扩散形态;3.本技术的试验方法解决了松散体地应力施加困难或者模拟相似度低的问题,能够较好地模拟现场工程条件、极大程度上简化实验室模拟试验步骤。结果显示能够对浆液扩散过程实时监测,在现场施工之前就能获得浆液扩散距离,且试验过程所处的实验室环境较为稳定,得到的试验结果对实际工程设计具有指导意义。附图说明图1是松散体渗透注浆模拟试验装置整体示意图;图2是利用压实杆体对筒形注浆平台主体中的试验用松散体进行压实的示意图;图3是注浆平台子系统顶部密封原理图;图4底座结构示意图;图5是图4的俯视图;图6是注浆模拟试验方法的试验流程图;图6中的图6(a)是注浆平台组装的示意图;图6(b)是松散煤体填充压实的示意图;图6(c)是注浆子系统密封和安装监测系统的示意图;图6(d)是浆液输入和气压注浆的示意图;图6(e)是取样分析的示意图;图中:1、筒形注浆平台主体;2、底座;3、底座螺栓;4、进液漏斗;5、开关阀;6、密封盖;7、螺塞;8、压实杆体;9、试验用松散体;10、散体高限;11、浆液;12、浆液高限;13、空气压缩机;14、气压传感器;15、泄压阀;16、高压输气管;17、监测主机;18、液压传感器;19、称重传感器;20、数据传输线路;21、环向螺纹;22、O型密封圈。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步详细说明。如图所示,一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,包括注浆平台子系统和气压子系统;注浆平台子系统包括筒形注浆平台主体1,筒形注浆平台主体1底端通过环绕筒形注浆平台主体1周向设置的底座螺栓3固定有一底座2,筒形注浆平台主体1顶部设有密封盖6,所述密封盖6通过环向螺纹21和O形密封圈22密封在筒形注浆平台主体1顶端,所述筒形注浆平台主体1上部一侧设有进液漏斗4;所述气压子系统包括空气压缩机13,空气压缩机13的出口与一高压输气管16的一端连接,高压输气管16的另一端穿过密封盖6并伸入筒形注浆平台主体1,空气压缩机13上设有泄压阀15,在实验结束后打开泄压阀15可以安全泄压;所述监测系统包括气压传感器14、液压传感器18、称重传感器19和监测主机17,所述气压传感器14设在空气压缩机13出气口,液压传感器18有四个,从上至下均匀布置在筒形注浆平台主体1侧壁的安装接口上,最上方的液压传感器18安装高度与筒形注浆平台主体1中部的散体高线10平齐,且相邻液压传感器18间距为100mm;称重传感器19设在底座2中心,且底座2上环绕称重传感器19分布设有四个出液孔,监测主机17设在筒形注浆平台主体1外围,所述气压传感器14、液压传感器18、称重传感器19分别通过数据传输线路20与监测主机17连接。本技术的密封盖6、筒形注浆平台主体1和底座2三部分围成散体压实和浆液存储空间。液压传感器18监测的液压数据通过数据传输线路20传输到监测主机17,实现筒形注浆平台主体1内部液压数据的实时获取,称重传感器19直接获得压实松散体9作用在其顶部的应力,并传至监测主机17实时获取应力数据。空气压缩机13压力可调、稳定性好,最高稳压能够达到1MPa,配备气压传感器14和泄压阀15,气压传感器14实时获取的压缩空气压力可以实时传至监测主机17中,在实验结束后通过泄压阀15可以对空气压缩机13安全泄压。优选的,所述筒形注浆平台主体1的尺寸为Φ120mm×480mm,筒壁厚度为15mm,本文档来自技高网...
气压驱动松散体注浆模拟试验装置

【技术保护点】
1.一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,其特征在于,包括注浆平台子系统、气压子系统和监测系统;注浆平台子系统包括筒形注浆平台主体(1),筒形注浆平台主体(1)底端通过环绕筒形注浆平台主体(1)周向设置的底座螺栓(3)固定有一底座(2),筒形注浆平台主体(1)顶部设有密封盖(6),所述密封盖(6)通过环向螺纹(21)和O形密封圈(22)密封在筒形注浆平台主体(1)顶端,所述筒形注浆平台主体(1)上部一侧设有进液漏斗(4);所述气压子系统包括空气压缩机(13),空气压缩机(13)的出口与一高压输气管(16)的一端连接,高压输气管(16)的另一端穿过密封盖(6)并伸入筒形注浆平台主体(1),空气压缩机(13)上设有泄压阀(15);所述监测系统包括气压传感器(14)、液压传感器(18)、称重传感器(19)和监测主机(17),所述气压传感器(14)设在空气压缩机(13)出气口,液压传感器(18)有四个,从上至下均匀布置在筒形注浆平台主体(1)侧壁的安装接口上,最上方的液压传感器(18)安装高度与筒形注浆平台主体(1)中部的散体高线(10)平齐,且相邻液压传感器(18)间距为100mm;称重传感器(19)设在底座(2)中心,且底座(2)上环绕称重传感器(19)分布设有四个出液孔,监测主机(17)设在筒形注浆平台主体(1)外围,所述气压传感器(14)、液压传感器(18)、称重传感器(19)分别通过数据传输线路(20)与监测主机(17)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种气压驱动松散体注浆模拟试验装置,其特征在于,包括注浆平台子系统、气压子系统和监测系统;注浆平台子系统包括筒形注浆平台主体(1),筒形注浆平台主体(1)底端通过环绕筒形注浆平台主体(1)周向设置的底座螺栓(3)固定有一底座(2),筒形注浆平台主体(1)顶部设有密封盖(6),所述密封盖(6)通过环向螺纹(21)和O形密封圈(22)密封在筒形注浆平台主体(1)顶端,所述筒形注浆平台主体(1)上部一侧设有进液漏斗(4);所述气压子系统包括空气压缩机(13),空气压缩机(13)的出口与一高压输气管(16)的一端连接,高压输气管(16)的另一端穿过密封盖(6)并伸入筒形注浆平台主体(1),空气压缩机(13)上设有泄压阀(15);所述监测系统包括气压传感器(14)、液压传感器(18)、称重传感器(19)和监测主机(17),所述气压传感器(14)设在空气压缩机(13)出气口,液压传感器(18)有四个,从上至下均匀布置在筒形注浆平台主体(1)侧壁的安装接口上,最上方的液压传感器(18)安装高度与筒形注浆平台主体(1)中部的散体高线(10)平齐,且相邻液压传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员:李桂臣孙长伦孙元田
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:新型
国别省市:江苏,32

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