模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种注浆试验装置及使用方法，属于岩土工程和矿业工程领域，具体是模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法。包括：可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体；本发明专利技术可以模拟在不同静水压力或无水条件下、裂隙无介质或介质充填条件下钻孔中浆液在平板裂缝中的流动规律，研究粘时变注浆浆液扩散半径与注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境之间的量化关系。

【技术实现步骤摘要】
模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法
本专利技术涉及一种注浆试验装置及使用方法，属于岩土工程和矿业工程领域，具体是模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法。
技术介绍
在岩土体注浆工程中，常常会遇到节理、裂缝、断层、溶洞、岩溶管道等不良地质构造，这些构造控制着岩土的渗透性和强度，不仅影响工程的安全，也使得注浆工程变得复杂，使得注浆过程成为“黑箱”问题，给注浆参数设计、注浆材料选择、注浆效果检验等工作带来了严峻挑战，而室内可视化注浆模拟试验是最直观、有效的研究手段之一，可以通过调节影响注浆的主控因素：注浆介质、注浆材料、注浆参数、注浆环境、模型尺寸等，最大程度的还原现场注浆条件，获得不同条件下的浆液运移扩散规律，为注浆优化设计和现场施工提供有利支撑。在注浆模拟试验研究方面，国内外学者已经做了大量的研究工作，如张霄等公开了一种倾角可变的模拟裂隙注浆模型试验平台的专利，用于模拟裂隙参数、浆液参数对动水条件下浆液扩散的影响；朱阳稳等公开了一种快速注浆单裂隙模拟实验装置的专利，用于快速模拟不同裂隙下注浆液的扩散规律；石银峰等公开了一种模拟不同填充物裂隙的动水注浆试验装置，用于研究渗流条件下填充裂隙内注浆时的浆液扩散规律；苏培莉等公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法的专利，用于模拟注浆压力、动水流速、裂隙倾角、裂隙结构表面粗糙度、浆液粘度时变性等对浆液扩散的影响；目前，使用单一平板裂隙模拟破碎岩土体内部优势裂隙面浆液扩散规律的实验最多，但该模拟实验依然有许多不足：1)缺少原岩或者人工原岩裂隙中浆液扩散运移规律的研究；2)缺少对含水层水环境压力的有效控制，现有的静水压力普遍较低，常通过定水头装置获取静水压力，远小于注浆压力；3)还未有模拟实验同时考虑注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境等多主控变量对浆液运移的影响。因此，对现有技术中的裂隙注浆试验装置及方法进行改进，以满足不同应用场景的需求，是当前迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法，本装置可以模拟在不同静水压力或无水条件下、裂隙无介质或介质充填条件下水平定向顺层钻孔中浆液在平板裂缝中的流动规律，能够模拟浆液在人工原岩裂隙中的扩散，且研究粘时变注浆浆液扩散半径与注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境之间的量化关系。为解决上述问题，本专利技术的方案是：一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，包括：可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体；其中，所述上盖层和下底板之间设置有密封条，并且分别包括一有机玻璃层，所述人工原岩贴膜分别贴覆于有机玻璃层上。其中，所述可视化裂隙注浆平台还包括：裂隙装置安放平台，包括一底座以及设置于底座上的角度控制器；所述角度控制器可360度调节，所述裂隙注浆装置设置于该角度控制器的轴承上。其中，所述注浆系统包括：储浆压力桶，包括一密闭的腔体，所述腔体与空气压缩机相连，其内设置有液浆液，其底部通过注浆管与所述裂隙注浆装置上的液体注入孔相连。其中，所述上盖层和/或下底板上设置有注水孔，所述注水孔连接有水压恒定系统，所述水压恒定系统包括储水压力通，其上部与空气压缩机相连，其下部通过控水阀门连接所述注水孔。其中，还包括数据采集分析系统，包括：数据采集装置，与所述传感器相连，用于测量所述裂隙注浆装置的压力参数。一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验方法，包括：将上盖层和下底板构成一个带有密封空间的裂隙注浆装置，在所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，在所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；通过注浆系统向所述注浆孔内注入浆体，观察和测量监控数据。其中，包括：所述人工原岩贴膜的制作包括：通过岩石磨样机研磨原岩样本，不同粒径的原岩颗粒，经过试验筛分选出不同等级，再将分选原岩颗粒均匀的撒在涂胶后的薄片上，烘干后，将人工原岩贴膜粘贴在上盖层、下底板上。其中，通过注浆系统向所述注浆孔内注入浆体包括：按设计的水固比、固相比、浆液比重制作并拌制水泥浆液，倒入储浆压力桶；紧固注浆桶装置，检查各仪表的正常性和管路的密闭性；打开空气压缩机，通过高精密减压阀向储浆桶内注气；开启气动搅拌机，防止浆液沉积，保持浆液的稳定性；待压力表读数达到设定值后，开启控浆阀门对平板裂隙进行注浆，注浆过程中，记录传感器数据，全程开启间隔相机和高速相机，记录浆液扩散范围、形态；当浆液将平板裂隙注满后，停止注浆，关闭控浆阀门和控水阀门；压力消除后，拆开平板裂隙装置，并清洗设备。其中，还包括注水操作，具体为：向静水压力桶中加水，紧固静水压力桶装置，检查仪表的正常性和管路的密闭性；打开空气压缩机，通过高精密减压阀向储水压力桶内注气；待压力表读数达到设定值后，开启控水阀门对裂隙注浆装置进行注水。通过以上描述可知，本专利技术的有益效果是：1.水压恒定系统提供的稳定静水压力，可以实现0-0.6Mpa任意调节，可实现模拟平板裂隙内不同静水压力环境对浆液扩散的影响；2.可视化裂隙注浆平台由抗高压(20MPa)有机玻璃制作而成，可实现0.2MPa以下注浆的模拟实验，浆液运移过程可视化监控，同时裂隙底部安装多种传感器(温度、压力)，可实现参数动态监测，为研究浆液扩散、沉积机理提供了有利条件；3.可视化裂隙注浆平台可以比较方便地更换密封条的厚度(0-10mm)，可实现模拟不同裂缝宽度对浆液扩散的影响；4.平板裂隙倾角可以实现0-360゜旋转，可实现模拟不同裂隙倾角对浆液扩散的影响；5.平板裂隙可以通过控制内部充填物，可实现模拟不同填充物裂隙或者无填充物裂隙浆液扩散；6.平板裂隙表面可以通过更换不同粗糙度的人工原岩板，可实现模拟不同原岩裂隙粗糙度对浆液扩散的影响；7.注浆系统提供的稳定注浆压力，可以实现0-0.6Mpa任意调节，可实现模拟不同注浆压力对浆液扩散的影响；附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并且附图与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理以及使得所属领域技术人员能够制作和使用本公开。图1例示了本发实施例中的明实验装置整体示意图；图2例示了本专利技术实施例中的裂隙装置俯视图和剖面图；图3例示了本专利技术实施例中的裂隙装置安放平台示意图；图4例示了本专利技术实施例中的角度控制器的示意图；图5例示了本专利技术实施例中的注浆系统示意图。图6例示了本专利技术实施例中的水压恒定系统示意图。图7例示了本专利技术实施例中的分水器俯视示意图。将参照附图描述本专利技术的实施例。图中，1.储水压力桶，2.控水阀门，3.高精密减压阀，4.安全阀，5.压力表，6.紧固螺丝，7.滑轮，8.水流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，包括：可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体。

【技术特征摘要】
1.一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，包括：可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体。2.根据权利要求1所述的一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，所述上盖层和下底板之间设置有密封条，并且分别包括一玻璃层，所述人工原岩贴膜分别贴覆于玻璃层上。3.根据权利要求1所述的一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，所述可视化裂隙注浆平台还包括：裂隙装置安放平台，包括一底座以及设置于底座上的角度控制器；所述角度控制器可360度调节，所述裂隙注浆装置设置于该角度控制器的轴承上。4.根据权利要求1所述的一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，所述注浆系统包括：储浆压力桶，包括一密闭的腔体，所述腔体与空气压缩机相连，其内设置有液浆液，其底部通过注浆管与所述裂隙注浆装置上的液体注入孔相连。5.根据权利要求1所述的一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，所述上盖层和/或下底板上设置有注水孔，所述注水孔连接有水压恒定系统，所述水压恒定系统包括储水压力桶，其上部与空气压缩机相连，其下部通过控水阀门连接所述注水孔。6.根据权利要求1所述的一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，其特征在于，还包括数据采集分析系统，包括：数据采集装置，与所述传感器相连，用于测量所述裂隙注浆装置的压力、温度参数。7.一种模拟多主控变量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董书宁，徐斌，戴振学，王皓，刘再斌，刘其声，王红梅，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61