一种灌浆封孔止浆可视化实验装置，包括相互连接的压力供给系统、供浆系统和封孔止浆可视化系统，压力供给系统提供的压力使供浆系统中的浆液注入到透明的封孔止浆可视化系统中，实验装置还包括一对注浆过程进行全程监控的监控系统。该实验方法包括以下步骤：调试并开启监控系统进行录像；关闭压力供给系统的调压阀等，向其中压入空气；开启供浆系统，在已设置好的启闭时间交替变换参数下，浆液在高压空气作用下进入封孔止浆可视化系统，并有效地模拟脉动灌浆；通过监控系统收集处理灌浆实验过程中的各项参数，并加以分析，完成实验。本发明专利技术的实验装置结构简单、组装方便、成本低，可有效模拟灌浆止浆过程的压力变化及封孔止浆参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程基础处理灌浆领域，尤其涉及一种灌浆封孔止浆实验装置及 方法。
技术介绍
封孔工艺广泛运用于水利、矿山、路基及垃圾填埋等工程。现有灌浆封孔工艺大 致可分为三类：止浆塞法、孔口封闭法及浆体封闭法，工程上灌浆封孔参数主要依据经验确 定，易低压重复劈裂、浅层冒浆串浆、抱管等。 针对上述问题，亟需获得有效的灌浆封孔止浆工艺参数。目前，封孔工艺参数的研 宄主要集中在矿山工程，大多基于力学模型及现场试验。如：重庆大学葛浩龙等人提出了 《煤矿井下水力压裂钻孔封孔力学模型及试验研宄》（参见《岩土力学》2014年7月刊），上 海大屯能源公司吴吉南等人提出了《煤壁注水压气送浆封孔新工艺试验研宄》（参见《江苏 煤炭》2001年第1期），中国矿业大学王圣程等人提出了《抽采钻孔带压注浆封孔技术的研 宄与应用》（参见《煤矿安全》第42卷第6期）。这些研宄在一定程度上得到了矿山封孔参 数，而灌浆工程封孔工艺与矿山封孔工艺存在较大差别。物理模型试验确定封孔工艺参数 的成果少见，灌浆封孔止浆模拟试验是确定封孔参数及相关规律的有效途径和方法。 因此，如何设计研制一种实验装置，使其能有效地模拟灌浆止浆过程的压力变化， 从而确定封孔止浆参数，这成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一 种结构简单、组装方便、操作容易、便于清洁安装、成本低的灌浆封孔止浆可视化实验装置， 还相应提供一种步骤简单的灌浆封孔止浆可视化实验方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种灌浆封孔止浆可视化实验装 置，所述实验装置包括压力供给系统、供浆系统和封孔止浆可视化系统；所述压力供给系统 连接供浆系统，所述供浆系统连接封孔止浆可视化系统，所述压力供给系统提供的压力使 供浆系统中的浆液注入到所述封孔止浆可视化系统中，所述封孔止浆可视化系统的外包管 件为透明材料制作，所述封孔止浆可视化系统的顶部可拆卸式地装设有一孔口封闭器，所 述实验装置还包括一对前述封孔止浆可视化系统的注浆过程进行全程监控的监控系统。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述压力供给系统包括空气压 缩机、通气软管、高压储气罐、调压阀和第一阀门；其中空气压缩机通过通气软管连通至高 压储气罐；高压储气罐通过通气软管连通至所述供浆系统的高压储浆罐，所述调压阀和 第一阀门设置在高压储气罐与高压储浆罐之间的通气软管上。所述压力供给系统可使得 高压储浆罐内部处于特定气压状态，所述压力供给系统可调节气压大小，调压范围优选为 OMPa ~5MPa。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述供浆系统包括螺杆增压泵、 供浆软管和高压储浆罐，所述螺杆增压泵通过供浆软管与高压储浆罐连通，所述高压储浆 罐上设置有气压表和泄气阀；所述供浆软管上安装有第二阀门。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述封孔止浆可视化系统包括 孔口封闭器（可根据需要拆装）、孔口管、灌浆管、外包管件、紧固件、支撑架、操作平台、基 座和测量工具（优选白底红字标尺，立于外包管件侧后方）等，所述孔口封闭器与孔口管相 连接（一般可通过螺纹连接）；所述灌浆管的上端嵌入孔口封闭器内，下端悬垂于所述外包 管件内部的中心线处；所述外包管件的上端内嵌于孔口管中，下端则内嵌于所述基座中由 基座支撑。更优选的：所述的外包管件为有机玻璃管，且该有机玻璃管主要由多根有机玻璃 短管首尾内嵌组合而成，所述有机玻璃管的侧壁上沿不同高度开设有细孔。更优选的，单根 有机玻璃短管的长度为1~2m ;所述细孔的内径优选为2mm~10mm，间距为IOcm~150cm， 有机玻璃管的内径优选为1. 5倍灌浆管外径。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述孔口管通过螺栓等紧固件 与一支撑架连接；所述支撑架则固定于一操作平台上。通过设置一操作平台，可在其上完成 不同类型孔口封闭器的更换操作或拔管操作等；所述支撑架离地距离可自由调节，优选不 低于4m。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述供浆系统与封孔止浆可视 化系统之间的灌浆软管上装设有一可控开关，所述可控开关为一可根据设计要求提前设置 启闭时间交替变换参数的脉动模拟控制开关，且该可控开关由所述监控系统进行启闭控 制。 上述的灌浆封孔止浆可视化实验装置中，优选的：所述监控系统包括监控平台和 图像采集仪；所述图像采集仪立于监控平台上，图像采集仪能对实验全过程高清录像；所 述监控平台优选为一可平移、可调节离地高度的可调式平台。 作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种基于上述实验装置的灌浆封孔止浆可 视化实验方法，包括以下步骤： ①检查全系统的气密性，调试并开启监控系统的图像采集仪，开始进行高清录 像； ②制备适量封孔浆液，通过螺杆增压泵将封孔浆液从孔口管泵入外包管件内，待 凝一段时间（例如20min左右），形成封孔浆体； ③关闭压力供给系统的调压阀和第一阀门，启动压力供给系统的空气压缩机，通 过通气软管向压力供给系统的高压储气罐中压入空气，当高压储气罐内达到空气压缩机的 额定排气压力后，空气压缩机暂停送气； ④对灌浆软管上装设的可控开关的启闭时间交替变换参数进行设置；然后关闭可 控开关； ⑤制备足量灌浆浆液，通过螺杆增压泵将灌浆浆液泵入高压储浆罐中；将所述调 压阀调节到实验所需压力值，打开第一阀门，使所述高压储气罐内的高压气体进入到所述 高压储浆罐中，开启可控开关，可控开关在已设置好的启闭时间交替变换参数下进行周期 性地启闭；所述高压储浆罐内的灌浆浆液在高压空气的作用下，经灌浆软管进入所述封孔 止浆可视化系统； ⑥灌浆浆液经由灌浆管灌入其外包管件内，在压力作用下，灌浆浆液劈裂封孔浆 体，通过外包管件侧壁开设的细孔喷出；通过监控系统收集处理灌浆实验过程中的各项参 数，并加以分析； ⑦用加压清水清洗全系统，完成浆体封闭止浆效果模拟实验； ⑧通过孔口管、紧固件安装不同类型的孔口封闭器，适当取舍上述步骤完成多种 工况的对比试验。 上述的实验方法，优选的：所述空气压缩机排气量控制不低于0. 6m3/min，额定排 气压力不低于IMPa，所述压力供给系统的调压范围为OMPa~5MPa ;所述高压储气罐的设计 压力不低于5MPa，容积不低于500L ;调压阀的调压范围为OMPa~5MPa。 上述的实验方法，优选的：所述螺杆增压泵的灌浆量不低于600L/h ;所述供浆软 管尺寸为标准尺寸；所述高压储浆罐为圆筒状，其设计压力不低于5MPa，高压储浆罐的容 积优选为100L~500L ;所述气压表的量程优选为OMPa~5MPa。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： 1.本专利技术的实验装置通过调节各个组成设备，可调节灌浆压力大小，可改变灌浆 方式，可调整有机玻璃管上细孔的孔径与间距，通过观测封孔止浆可视化系统在不同实验 参数组合下的现象，对实验过程中的相关信息进行采集，便可对灌浆封孔止浆的客观规律 进行研宄，进而得出可供设计和实践选用的各种灌浆参数。 2.本专利技术的灌浆封孔止浆可视化实验装置可用于室内进行现有封孔止浆方法的 实验验证，如传统孔口封闭器、浆体封闭新工艺及压滤式孔口封闭器的实验模拟；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种灌浆封孔止浆可视化实验装置，其特征在于：所述实验装置包括压力供给系统、供浆系统和封孔止浆可视化系统；所述压力供给系统连接供浆系统，所述供浆系统连接封孔止浆可视化系统，所述压力供给系统提供的压力使供浆系统中的浆液注入到所述封孔止浆可视化系统中，所述封孔止浆可视化系统的外包管件为透明材料制作，所述封孔止浆可视化系统的顶部可拆卸式地装设有一孔口封闭器(16)，所述实验装置还包括一对前述封孔止浆可视化系统的注浆过程进行全程监控的监控系统。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张贵金，肖通，梁经纬，张聪，杨松林，陈安重，胡大可，彭春雷，刘国全，杨东升，潘烨，
申请(专利权)人：长沙理工大学，五凌电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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