多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，包括前后间隔设置的两条轨道、能够沿两条轨道行走的试验架、连接在试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶、注浆泵、水泵、注浆料收集桶、数据采集器和计算机；试验架包括轨道轮、支撑杆、杆板连接件、纵向梁和横向梁，裂隙模拟机构托架包括托架本体、支撑凸台和吊装板，裂隙模拟机构包括下底板、上顶板和垫板；本发明专利技术还公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟方法，包括步骤：一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验。本发明专利技术实现方便且成本低，功能完备，裂隙注浆实验室模拟的真实性好，实用性强。

Laboratory simulation device and method for multifunction crack grouting

The invention discloses a multifunctional device for simulation of crack grouting in laboratory, including two tracks, before and after the interval set to be connected to the test frame along the two track walking test frame, a bracket and a connecting mechanism of fracture simulation simulation mechanism on the bracket fracture simulation mechanism in fracture, and the grouting material mixing barrel, grouting pump water pump, grouting material collection bucket, a data collector and a computer; the test frame comprises a rail wheel, a supporting rod, rod plate, longitudinal beam and the transverse beam, crack simulation mechanism bracket comprises a bracket body, a supporting lug boss and a lifting plate, fracture simulation mechanism comprises a bottom plate, top and bottom plates; the invention also discloses the simulation method, a kind of multifunctional grouting comprises the following steps: a laboratory simulation device, installation of grouting multifunctional laboratory fracture, two, different angle smooth Grouting simulation experiment of fracture surface. The invention has the advantages of convenient realization, low cost, complete function, good authenticity and strong practicability in laboratory simulation of crack grouting.

【技术实现步骤摘要】
多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法
本专利技术属于裂隙注浆试验
，具体涉及一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法。
技术介绍
水害是地下工程施工中的主要自然灾害之一，是妨碍地下工程建设和发展的主要问题，我国煤田分布广，成煤时期多，赋存状态差异性大，煤矿水文地质条件复杂，矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井，透水事故时有发生，注浆法作为一项实用性强、应用范围广的工程技术，已被广泛的应用到煤矿、隧道、边坡、桥梁等各个领域，已成为我国地下工程水害防治的一种重要方法。为了研究注浆过程及注浆效果，采用室内可视化模拟裂隙注浆试验法，如此，可以清楚地观察注浆过程中浆液的扩散规律、扩散形态及范围；注浆效果随着注浆压力、动水流速、裂隙倾角、裂隙结构表面粗糙度、浆液粘度时变性等因素的变化而变化，因此研制出能清晰反应注浆过程中各因素影响注浆效果的试验平台十分重要。如今，众多专家学者都对裂隙动水注浆试验平台有不同的设计和改进，但很少有人考虑结构表面粗糙度的模拟，虽然有个别学者以0.5mm的沙砾来模拟粗糙的结构表面，但是这样做不能有效的控制粗糙度，容易造成粗糙度不均匀；在真实环境下，新发育的裂隙和老裂隙的结构表面粗糙度肯定会有很大的差别，新发育裂隙由于水流冲刷时间短，所以结构表面粗糙度会比老裂隙更大，这必然会对注浆效果产生影响，但现有技术中还缺乏能够模拟这种差别的裂隙注浆实验室模拟装置及方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、设计新颖合理、实现方便且成本低、功能完备、裂隙注浆实验室模拟的真实性好、实用性强、使用效果好、便于推广使用的多功能裂隙注浆实验室模拟装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道、能够沿两条轨道行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶、注浆泵、水泵、注浆料收集桶、数据采集器和与数据采集器相接的计算机；所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道行走的四个轨道轮，每个所述轨道轮的顶部均设置有支撑杆，所述支撑杆上间隔设置有多个第一连接孔，所述支撑杆上套装有杆板连接件，所述杆板连接件通过连接在第一连接孔中的螺栓与支撑杆固定连接，位于两条轨道同一端的两根支撑杆顶部之间均固定连接有纵向梁，两根所述纵向梁之间固定连接有与纵向梁垂直的横向梁，所述横向梁的左端固定连接有滑轮组固定架，所述滑轮组固定架上安装有滑轮组，所述滑轮组上连接有吊装铁链；所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体，所述托架本体的底部四个角上均设置有支撑凸台，所述支撑凸台上设置有轴承孔，所述轴承孔内安装有轴承，所述杆板连接件与轴承连接，所述托架本体的左侧面上设置有吊装板，所述吊装板上设置有与吊装铁链连接的吊装孔，所述托架本体宽度方向的两侧均设置有托架固定孔；所述裂隙模拟机构包括下底板和上顶板，以及夹装在下底板和上顶板之间的垫板；所述下底板的左端顶部固定连接有挡水板，所述下底板上嵌入安装有位于挡水板旁侧的水槽箱，所述下底板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器的压力传感器安装孔，位于下底板左端的前两个压力传感器安装孔之间设置有注浆孔，所述注浆泵的注浆料入口通过第一浆料输送管与注浆料混合桶的注浆料出口连接，所述注浆泵的注浆料出口通过第二浆料输送管与注浆孔连接，所述下底板上位于压力传感器安装孔的两侧均设置有多个下底板固定孔；所述上顶板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器的流速传感器安装孔，位于上顶板最左端的流速传感器安装孔左侧设置有用于将通过水泵加压后的水注入水槽箱内的入水孔，所述水泵的入水口与水源连接，所述水泵的出水口通过输水管与入水孔连接，所述上顶板上位于流速传感器安装孔的两侧均设置有多个上顶板固定孔；所述上顶板、垫板、下底板和托架本体通过依次连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内的固定螺栓固定连接；所述注浆料收集桶放置在下底板右端下方的地面上；所述压力传感器的输出端和流速传感器的输出端均与数据采集器的输入端连接，所述数据采集器的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头，所述摄像头悬挂设置在横向梁的中部。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板与垫板之间设置有粗糙度结构面模拟片。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述粗糙度结构面模拟片由8～80目的砂纸制成。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述纵向梁通过竖向连接头固定连接在支撑杆顶部，所述纵向梁的两端均设置有用于连接竖向连接头的第二连接孔；所述横向梁通过横向连接头与纵向梁固定连接，所述纵向梁的中部设置有用于连接横向连接头的第三连接孔，所述横向梁的两端均设置有用于连接横向连接头的第四连接孔。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体的右侧底部靠近支撑凸台的位置固定连接有角度测量尺。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板的左端设置有三个挡水板固定孔，所述挡水板通过连接在所述挡水板固定孔内的螺栓固定连接在下底板左端顶部；所述下底板上设置有位于三个挡水板固定孔旁侧的水槽箱安装孔，所述水槽箱粘接在水槽箱安装孔内。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板由不锈钢板制成，所述垫板由不锈钢板制成，所述上顶板由四块亚克力板拼接构成，所述托架本体由不锈钢板制成。上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体上设置有多个结构孔。本专利技术还提供了一种方法步骤简单、实现方便、功能完备、裂隙注浆实验室模拟的真实性好的多功能裂隙注浆实验室模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，具体过程为：步骤101、将四个杆板连接件分别套装在四根支撑杆上，并采用连接在第一连接孔中的螺栓将杆板连接件与支撑杆固定，且使四个杆板连接件位于在同一平面上；步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承与杆板连接件连接，从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上；步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮移入轨道内；步骤104、首先，将横向连接头套在横向梁的两端并用螺栓将横向连接头固定在横向梁上；接着，将滑轮组固定架固定连接在横向梁的左端，并将滑轮组安装在滑轮组固定架上；然后，将两个横向连接头分别与纵向梁连接并用螺栓固定；最后，分别在两根纵向梁的两端套装竖向连接头并采用螺栓将竖向连接头与纵向梁固定连接；步骤105、首先，将经过步骤104组装的组合体通过竖向连接头套装在支撑杆上，并采用螺栓将竖向连接头与支撑杆固定连接；然后，在横向梁的中部悬挂摄像头；步骤106、首先，采用螺栓将挡水板固定连接在下底板的左端顶部；接着，将下底板放入托架本体内，并在下底板上嵌入安装水槽箱；然后，在下底板上依次放上垫板和上顶板；最后，采用连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内固定螺栓固定连接上顶板、垫板、下底板和托架本体；步骤107、将注浆泵的注浆料入口通过第一浆料输送管与注浆料混合桶的注浆料出口连接，并将注浆泵的注浆料出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道(11)、能够沿两条轨道(11)行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶(21)、注浆泵(19)、水泵(20)、注浆料收集桶(18)、数据采集器(31)和与数据采集器(31)相接的计算机(48)；所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道(11)行走的四个轨道轮(9)，每个所述轨道轮(9)的顶部均设置有支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上间隔设置有多个第一连接孔(34)，所述支撑杆(10)上套装有杆板连接件(12)，所述杆板连接件(12)通过连接在第一连接孔(34)中的螺栓与支撑杆(10)固定连接，位于两条轨道(11)同一端的两根支撑杆(10)顶部之间均固定连接有纵向梁(28)，两根所述纵向梁(28)之间固定连接有与纵向梁(28)垂直的横向梁(17)，所述横向梁(17)的左端固定连接有滑轮组固定架(16)，所述滑轮组固定架(16)上安装有滑轮组(13)，所述滑轮组(13)上连接有吊装铁链(22)；所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体(6)，所述托架本体(6)的底部四个角上均设置有支撑凸台(35)，所述支撑凸台(35)上设置有轴承孔(36)，所述轴承孔(36)内安装有轴承(7)，所述杆板连接件(12)与轴承(7)连接，所述托架本体(6)的左侧面上设置有吊装板(37)，所述吊装板(37)上设置有与吊装铁链(22)连接的吊装孔(38)，所述托架本体(6)宽度方向的两侧均设置有托架固定孔(39)；所述裂隙模拟机构包括下底板(3)和上顶板(2)，以及夹装在下底板(3)和上顶板(2)之间的垫板(4)；所述下底板(3)的左端顶部固定连接有挡水板(1)，所述下底板(3)上嵌入安装有位于挡水板(1)旁侧的水槽箱(5)，所述下底板(3)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器(32)的压力传感器安装孔(26)，位于下底板(3)左端的前两个压力传感器安装孔(26)之间设置有注浆孔(25)，所述注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接，所述注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接，所述下底板(3)上位于压力传感器安装孔(26)的两侧均设置有多个下底板固定孔(42)；所述上顶板(2)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器(33)的流速传感器安装孔(27)，位于上顶板(2)最左端的流速传感器安装孔(27)左侧设置有用于将通过水泵(20)加压后的水注入水槽箱(5)内的入水孔(24)，所述水泵(20)的入水口与水源连接，所述水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接，所述上顶板(2)上位于流速传感器安装孔(27)的两侧均设置有多个上顶板固定孔(44)；所述上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6)通过依次连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内的固定螺栓(8)固定连接；所述注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上；所述压力传感器(32)的输出端和流速传感器(33)的输出端均与数据采集器(31)的输入端连接，所述数据采集器(31)的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头(45)，所述摄像头(45)悬挂设置在横向梁(17)的中部。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道(11)、能够沿两条轨道(11)行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶(21)、注浆泵(19)、水泵(20)、注浆料收集桶(18)、数据采集器(31)和与数据采集器(31)相接的计算机(48)；所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道(11)行走的四个轨道轮(9)，每个所述轨道轮(9)的顶部均设置有支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上间隔设置有多个第一连接孔(34)，所述支撑杆(10)上套装有杆板连接件(12)，所述杆板连接件(12)通过连接在第一连接孔(34)中的螺栓与支撑杆(10)固定连接，位于两条轨道(11)同一端的两根支撑杆(10)顶部之间均固定连接有纵向梁(28)，两根所述纵向梁(28)之间固定连接有与纵向梁(28)垂直的横向梁(17)，所述横向梁(17)的左端固定连接有滑轮组固定架(16)，所述滑轮组固定架(16)上安装有滑轮组(13)，所述滑轮组(13)上连接有吊装铁链(22)；所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体(6)，所述托架本体(6)的底部四个角上均设置有支撑凸台(35)，所述支撑凸台(35)上设置有轴承孔(36)，所述轴承孔(36)内安装有轴承(7)，所述杆板连接件(12)与轴承(7)连接，所述托架本体(6)的左侧面上设置有吊装板(37)，所述吊装板(37)上设置有与吊装铁链(22)连接的吊装孔(38)，所述托架本体(6)宽度方向的两侧均设置有托架固定孔(39)；所述裂隙模拟机构包括下底板(3)和上顶板(2)，以及夹装在下底板(3)和上顶板(2)之间的垫板(4)；所述下底板(3)的左端顶部固定连接有挡水板(1)，所述下底板(3)上嵌入安装有位于挡水板(1)旁侧的水槽箱(5)，所述下底板(3)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器(32)的压力传感器安装孔(26)，位于下底板(3)左端的前两个压力传感器安装孔(26)之间设置有注浆孔(25)，所述注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接，所述注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接，所述下底板(3)上位于压力传感器安装孔(26)的两侧均设置有多个下底板固定孔(42)；所述上顶板(2)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器(33)的流速传感器安装孔(27)，位于上顶板(2)最左端的流速传感器安装孔(27)左侧设置有用于将通过水泵(20)加压后的水注入水槽箱(5)内的入水孔(24)，所述水泵(20)的入水口与水源连接，所述水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接，所述上顶板(2)上位于流速传感器安装孔(27)的两侧均设置有多个上顶板固定孔(44)；所述上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6)通过依次连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内的固定螺栓(8)固定连接；所述注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上；所述压力传感器(32)的输出端和流速传感器(33)的输出端均与数据采集器(31)的输入端连接，所述数据采集器(31)的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头(45)，所述摄像头(45)悬挂设置在横向梁(17)的中部。2.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)与垫板(4)之间设置有粗糙度结构面模拟片(29)。3.按照权利要求2所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述粗糙度结构面模拟片(29)由8～80目的砂纸制成。4.按照权利要求1或2所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述纵向梁(28)通过竖向连接头(14)固定连接在支撑杆(10)顶部，所述纵向梁(28)的两端均设置有用于连接竖向连接头(14)的第二连接孔；所述横向梁(17)通过横向连接头(15)与纵向梁(28)固定连接，所述纵向梁(28)的中部设置有用于连接横向连接头(15)的第三连接孔，所述横向梁(17)的两端均设置有用于连接横向连接头(15)的第四连接孔。5.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体(6)的右侧底部靠近支撑凸台(35)的位置固定连接有角度测量尺(30)。6.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)的左端设置有三个挡水板固定孔(23)，所述挡水板(1)通过连接在所述挡水板固定孔(23)内的螺栓固定连接在下底板(3)左端顶部；所述下底板(3)上设置有位于三个挡水板固定孔(23)旁侧的水槽箱安装孔(46)，所述水槽箱(5)粘接在水槽箱安装孔(46)内。7.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)由不锈钢板制成，所述垫板(4)由不锈钢板制成，所述上顶板(2)由四块亚克力板拼接构成，所述托架本体(6)由不锈钢板制成。8.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体(6)上设置有多个结构孔(47)。9.一种利用如权利要求4所述的装置进行多功能裂隙注浆实验室模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，具体过程为：步骤101、将四个杆板连接件(12)分别套装在四根支撑杆(10)上，并采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定，且使四个杆板连接件(12)位于在同一平面上；步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承(7)与杆板连接件(12)连接，从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上；步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮(9)移入轨道(11)内；步骤104、首先，将横向连接头(15)套在横向梁(17)的两端并用螺栓将横向连接头(15)固定在横向梁(17)上；接着，将滑轮组固定架(16)固定连接在横向梁(17)的左端，并将滑轮组(13)安装在滑轮组固定架(16)上；然后，将两个横向连接头(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏培莉，孙冠临，方华强，李金华，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61