一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种渗流‑压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，涉及一种注浆试验装置，其包括注浆模块、渗流模块、被注浆介质模拟模块、载荷施加模块和监测控制模块，所述注浆模块用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液，所述渗流模块用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场；所述被注浆介质模拟模块，用于模拟被注浆介质；所述载荷施加模块，用于对被注浆介质模拟模块提供法向载荷；本发明专利技术的有益效果是：能够实现恒定渗透压、恒定法向固结压力或荷载条件下注浆过程模拟，具有现实的可操作性，可用于实现渗流场水动力控制下注浆过程试验模拟，研究变渗透压作用对浆液渗透扩散胶凝与加固过程的控制作用。

【技术实现步骤摘要】
一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置
本专利技术涉及一种注浆试验装置，具体是一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置。
技术介绍
地表水强烈下渗、潜水面的突变（区域流场改变或短时暴雨的补给）、浅埋隧洞开挖对排泄通道的改变等导致地表水系与地下水存在强烈的水力交换，岩土体内渗流场表现为显著的非稳定特征。上述复杂的水动力作用过程决定了注浆浆液类型（如速凝类浆液）和浆液参数（如浆液黏度、凝结时间等），尤其对化学浆液的凝胶时间和水泥浆液的凝结时间存在严格要求，其本质是地下水运动过程对浆液存在稀释和携带运移作用。但目前对强水动力作用下的浆液稀释和冲洗携带作用的研究的试验装置欠缺。此外，实际浅埋隧洞工程中浆液是在由众多裂隙构成的裂隙网络中流动，网络结构的拓扑关系、连通性以及裂隙本身的表面形态及水力开度等对浆液具有至关重要的控制作用。然而，目前缺少考虑复杂岩土体结构的注浆装置。基于上述原因，本专利技术提出了一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，包括注浆模块、渗流模块、被注浆介质模拟模块、载荷施加模块和监测控制模块，所述注浆模块用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液，所述渗流模块用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场；所述被注浆介质模拟模块，用于模拟被注浆介质；所述载荷施加模块，用于对被注浆介质模拟模块提供法向载荷；所述监测控制模块用于控制上述模块，并采集被注浆介质模拟模块内的浆液压力。作为本专利技术再进一步的方案：所述的注浆模块包括注浆泵、储浆罐和注浆花管，所述储浆罐与注浆泵的出浆端连接，储浆罐通过注浆花管与被注浆介质模拟模块连接。作为本专利技术再进一步的方案：所述注浆花管的入岩部分为铜制花管组。作为本专利技术再进一步的方案：所述载荷施加模块为液压试验机。作为本专利技术再进一步的方案：所述渗流模块包括渗流泵，渗流泵与被注浆介质模拟模块连接，所述被注浆介质模拟模块上还连接有初始渗透压控制与集水箱，渗流泵和初始渗透压控制与集水箱联合形成渗流场，用于模拟潜水层初始水头与渗流水动力场。作为本专利技术再进一步的方案：所述监测控制模块包括监测控制主机。作为本专利技术再进一步的方案：所述被注浆介质模拟模块包括渗流注浆压力室，所述渗流注浆压力室内设有压力采集机构，压力采集机构与监测控制模块信号连接。作为本专利技术再进一步的方案：所述压力采集机构为阵列布置的浆液液压计。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：能够实现恒定渗透压、恒定法向固结压力或荷载条件下注浆过程模拟，具有现实的可操作性，可用于实现渗流场水动力控制下注浆过程试验模拟，研究变渗透压作用对浆液渗透扩散胶凝与加固过程的控制作用；而且也可以考虑不同被注岩土体结构（孔隙度、裂隙密度、连通性以及裂隙面几何参数，如粗糙度、水力开度）对浆液流动规律的控制作用，研究复杂岩土结构的注浆过程的阶段性、注浆扩散半径演化规律；也可用于研究存在法向荷载作用时不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体单轴压缩条件与渗流场水动力联合控制下浆液流动规律等。附图说明图1为一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置的结构示意图。图中：1-监测控制主机、2-注浆泵、3-储浆罐、4-液压试验机、5-注浆花管、6-渗流泵、7-初始渗透压控制与集水箱、8-压力采集机构、9-渗流注浆压力室。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。实施例1请参阅图1，本专利技术实施例中，一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，包括注浆模块、渗流模块、被注浆介质模拟模块、载荷施加模块和监测控制模块，具体的来说，所述注浆模块用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液，该浆液可以为水泥浆液、水玻璃浆液以及双液浆液等，在此不进行具体的限定，所述渗流模块用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场；所述被注浆介质模拟模块，用于模拟被注浆介质，其在实际应用时，可以通过3D打印预制而成，而且可以根据实际需求，形成包括松散砂土、含裂隙网络结构的复杂结构岩土体试样，被注浆介质模拟模块可以为150mm*150mm*150mm的立方体结构；所述载荷施加模块，用于对被注浆介质模拟模块提供法向载荷，用来模拟存在法向荷载作用时不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体单轴压缩条件与渗流场水动力联合控制下浆液流动规律；所述监测控制模块用于控制上述模块，并采集被注浆介质模拟模块内的对应参数，该参数包括浆液压力等。实施例2请参阅图1，本专利技术实施例中，一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，所述的注浆模块包括注浆泵2、储浆罐3和注浆花管5，所述储浆罐3与注浆泵2的出浆端连接，用于存储浆液，储浆罐3通过注浆花管5与被注浆介质模拟模块连接，用于向被注浆介质模拟模块内注入浆液，当然，此处的注浆泵2是由监测控制模块控制的，用以提供压力和流量稳定可调的浆液。作为优选，所述注浆花管5的入岩部分（即伸入到被注浆介质模拟模块内的部分）为铜制花管组，可实现不同注浆段长度和注浆深度的调节。所述载荷施加模块为液压试验机4，当然可以选用MTS岩石刚性试验机、RMT岩石试验机等，在此不进行具体的限定。所述渗流模块包括渗流泵6，渗流泵6与被注浆介质模拟模块连接。而且在此处，所述被注浆介质模拟模块上还连接有初始渗透压控制与集水箱7，渗流泵6和初始渗透压控制与集水箱7联合形成渗流场，用于模拟潜水层初始水头与渗流水动力场。此外，所述监测控制模块包括监测控制主机1，用于控制上述部件等，使之按照设定的参数进行工作。此外，所述被注浆介质模拟模块包括渗流注浆压力室9，为了对渗流注浆压力室9内的压力参数进行采集，所述渗流注浆压力室9内设有压力采集机构8，压力采集机构8与监测控制模块信号连接，作为优选的，所述压力采集机构8为阵列布置的浆液液压计，当然也可以采用预埋液压计、变形计等方式才实现对压力等参数的采集等。需要特别说明的是，本技术方案中，能够实现恒定渗透压、恒定法向固结压力或荷载条件下注浆过程模拟，具有现实的可操作性，可用于实现渗流场水动力控制下注浆过程试验模拟，研究变渗透压作用对浆液渗透扩散胶凝与加固过程的控制作用；而且也可以考虑不同被注岩土体结构（孔隙度、裂隙密度、连通性以及裂隙面几何参数，如粗糙度、水力开度）对浆液流动规律的控制作用，研究复杂岩土结构的注浆过程的阶段性、注浆扩散半径演化规律；也可用于研究存在法向荷载作用时不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体单轴压缩条件与渗流场水动力联合控制下浆液流动规律等。本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本
中的公知常识或惯用技术手段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种渗流‑压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，其特征在于，包括：注浆模块，用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液；渗流模块，用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场；被注浆介质模拟模块，用于模拟被注浆介质；载荷施加模块，用于为被注浆介质模拟模块提供法向载荷；监测控制模块，用于控制上述模块，并采集被注浆介质模拟模块内的浆液压力。

【技术特征摘要】
1.一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，其特征在于，包括：注浆模块，用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液；渗流模块，用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场；被注浆介质模拟模块，用于模拟被注浆介质；载荷施加模块，用于为被注浆介质模拟模块提供法向载荷；监测控制模块，用于控制上述模块，并采集被注浆介质模拟模块内的浆液压力。2.根据权利要求1所述的一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，其特征在于，所述的注浆模块包括注浆泵（2）、储浆罐（3）和注浆花管（5），所述储浆罐（3）与注浆泵（2）的出浆端连接，储浆罐（3）通过注浆花管（5）与被注浆介质模拟模块连接。3.根据权利要求2所述的一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，其特征在于，所述注浆花管（5）的入岩部分为铜制花管组。4.根据权利要求1所述的一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验装置，其特征在于，所述载荷施加模块为液压试...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱士利，李平，李邵军，江权，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42