一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法，涉及注浆试验技术领域，主要包括试验箱、注浆设备和量测系统；注浆设备包括空压机、储浆罐及耐压灌浆管；空压机的出口通过耐压灌浆管与储浆罐的进口连接；储浆罐的出口连接有耐压灌浆管，耐压灌浆管通过三通阀连接有注浆管和出浆管，注浆管伸入试验箱内；量测系统用于对注浆以及试验箱内砂样进行测量。本发明专利技术可以模拟砾、砂性土在不同参数条件下的注浆情况，分析注浆加固机理与效果，研究浆液扩散理论，以实现对注浆技术的深入研究；通过测定试验前后试样渗透系数的变化，定量评估防渗材料的减渗效果；并可以开展防渗材料可注性研究，定性评估防渗材料的适用性。

A 3-D Visual Permeability Grouting Model Test Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法
本专利技术涉及注浆试验
，特别是涉及一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法。
技术介绍
渗透注浆，是在不足以破坏地层构造的压力(即不产生水利劈裂)下，把浆液注入到粒状土的孔隙中，从而取代、排出其中的空气和水分；渗透注浆浆液一般均匀的扩散到土颗粒间的孔隙内，将土颗粒胶结起来，增强土体的强度和防渗能力。一般渗透注浆的必要条件是满足可注性条件。注浆技术要研究注浆对象能不能注浆，注什么材料的浆液合适，采用何种注浆方法及工艺，注浆后会达到怎样的效果；其内容包括：①注浆对象的可注性；②注浆浆液及其特性；③浆液在岩土层内流变特性及流动规律；④注浆方法及工艺；⑤注浆效果的检测方法。室内注浆试验是注浆技术的重要研究方法。室内注浆实验既可以对注浆理论开展研究，也可以对注浆参数进行设计验证；具体包括：①注浆机理研究；通过分析注浆压力、地层特性(孔隙率)、浆液性能(水灰比)与扩散半径、注浆量等之间的关系，得出注浆压力、地层特性、浆液性能等因素对注浆量、扩散半径的影响规律，研究浆体在地层内的扩散规律。②室内注浆实验可以观察到注浆的全过程，同时可直观的看到浆体的分布；③可以模拟复杂条件下的注浆参数；④可以检验注浆设备性能是否能够满足注浆需要；⑤可以检验拟采用的注浆工艺参数及注浆程序的可行性与实用性；⑥积累相关数据，总结经验，以便更好的指导现场施工。在本专利技术之前，中国专利(ZL200810163315.2)公开了用于砂性土渗透注浆的室内试验装置：一种防渗材料渗透注浆室内试验装置。此装置的优点是快速、经济、高效；可以用于注浆模拟试验的初步试验，例如可以对注浆材料进行前期筛选、排查。但由于尺寸限制，仅能进行一维状态下的模拟，与现场注浆实际状态有一定差距，存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，用于渗透注浆室内模型试验研究，可以模拟砾、砂性土在不同注浆工艺、注浆参数、浆液参数条件下的注浆情况，分析注浆加固机理与效果，研究浆液扩散理论，以实现对注浆技术的深入研究；通过测定试验前后试样渗透系数的变化，定量评估防渗材料的减渗效果；并可以开展防渗材料可注性研究，定性评估防渗材料的适用性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种三维可视渗透注浆模型试验装置，包括试验箱、注浆设备和量测系统；所述注浆设备包括空压机、储浆罐及耐压灌浆管；所述空压机的出口通过所述耐压灌浆管与所述储浆罐的进口连接；所述储浆罐的出口连接有所述耐压灌浆管，所述耐压灌浆管通过三通阀连接有注浆管和出浆管，所述注浆管伸入所述试验箱内；所述量测系统用于对注浆以及试验箱内砂样进行测量。优选的，所述试验箱包括底板、顶板和侧板，所述底板采用钢板，所述顶板和侧板采用钢结构框架，所述钢结构框架上安装有可拆卸的有机玻璃板。优选的，所述有机玻璃板与所述钢结构框架通过螺栓连接，连接处设置有密封垫。优选的，所述试验箱的侧板和顶板上等间距设置有加劲肋。优选的，所述试验箱的底部设置6个支腿，所述支腿高300mm。优选的，所述量测系统包括电磁流量计、压力传感器、土压力计和孔压传感器；所述电磁流量计安装于所述储浆罐出口连接的耐压灌浆管上，用于测量和记录注浆过程中的浆液用量；所述压力传感器安装于注浆管上，用于测量注浆压力；所述土压力计和孔压传感器安装于所述试验箱内，用于测量试验箱内砂样的土压力和孔隙水压力的变化。优选的，所述空压机的出口设置第一阀门，所述储浆罐上设置第二阀门和第四阀门，所述储浆罐的进口和出口分别设置第三阀门和第五阀门。本专利技术还公开一种三维可视渗透注浆模型试验方法，包括以下步骤：(1)将砂样装入试验箱内，在装样过程中，将注浆管一起埋入砂样中，并安装试验有土压力计、孔压传感器；土压力计和孔压传感器埋入试验箱前需在水中饱和24小时，砂样静置24小时；(2)对试验箱内砂样的渗透系数、孔隙度、密度进行测定；(3)制备注浆液，对浆体的粘度进行测定；关闭储浆罐的第五阀门，打开储浆罐的第二阀门、第四阀门，将制备好的注浆液经第二阀门注入储浆罐；(4)连接试验设备，将空压机、储浆罐、试验箱用耐压灌浆管连接，并安装电磁流量计和压力传感器；(5)使第一阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门处于关闭状态，第二阀门处于打开状态，三通阀处于往出浆管的开启状态；缓慢打开第五阀门，使浆体从出浆管流出，以排出耐压灌浆管内的空气；当均质浆体从出浆管流出后，将三通阀拧到耐压灌浆管方向开启状态，并关闭第五阀门；(6)关闭第二阀门，打开第一阀门、第三阀门；启动空压机，往储浆罐内充气；打开电磁流量计，并缓慢打开第五阀门，直到达到设计的注浆压力；通过压力传感器监测入口压力，通过砂样内部埋设的土压力计和孔压传感器监测砂样内压力的变化，以使注浆处于渗透注浆状态；注浆压力的大小通过第五阀门调节，保持在设定压力下，直到浆液注不进去为止；(7)持续监测、记录电磁流量计、压力传感器、土压力计、孔压传感器的数据，通过把仪表连接到电脑，自动采集数据；(8)24小时后，检查浆液扩散半径；(9)清理注浆管、储浆罐，以备下次使用。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术可以用于室内三维注浆模拟实验，以进行浆液扩散理论研究；可通过在试验箱内模拟地层(砾、砂性地层)，然后在该模拟地层内进行渗透注浆；通过模拟试验，研究注浆压力、浆液用量、注浆速度、注浆时间、浆液扩散半径、土的空隙性质、浆液性质间的关系，从而研究浆液在地层内的运移(扩散)规律；通过模拟注浆，找出各参数之间的关系，可研究注浆加固机理，指导注浆工程实践，在实践和理论上都有重大的意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术三维可视渗透注浆模型试验装置的结构示意图；图2为本专利技术试验箱仪表布置第一示意图；图3为本专利技术试验箱仪表布置第二示意图；其中，1为试验箱，2为储浆罐，3为空压机，4为耐压灌浆管，5为注浆管，6为电磁流量计，7为第一阀门，8为第二阀门，9为第三阀门，10为第四阀门，11为第五阀门，12为三通阀，13为压力传感器，14为孔压传感器，15为土压力计，16为出浆管。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种三维可视渗透注浆模型试验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，用于渗透注浆室内模型试验研究，可以模拟砾、砂性土在不同注浆工艺、注浆参数、浆液参数条件下的注浆情况，分析注浆加固机理与效果，研究浆液扩散理论，以实现对注浆技术的深入研究；通过测定试验前后试样渗透系数的变化，定量评估防渗材料的减渗效果；并可以开展防渗材料可注性研究，定性评估防渗材料的适用性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：包括试验箱、注浆设备和量测系统；所述注浆设备包括空压机、储浆罐及耐压灌浆管；所述空压机的出口通过所述耐压灌浆管与所述储浆罐的进口连接；所述储浆罐的出口连接有所述耐压灌浆管，所述耐压灌浆管通过三通阀连接有注浆管和出浆管，所述注浆管伸入所述试验箱内；所述量测系统用于对注浆以及试验箱内砂样进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：包括试验箱、注浆设备和量测系统；所述注浆设备包括空压机、储浆罐及耐压灌浆管；所述空压机的出口通过所述耐压灌浆管与所述储浆罐的进口连接；所述储浆罐的出口连接有所述耐压灌浆管，所述耐压灌浆管通过三通阀连接有注浆管和出浆管，所述注浆管伸入所述试验箱内；所述量测系统用于对注浆以及试验箱内砂样进行测量。2.根据权利要求1所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述试验箱包括底板、顶板和侧板，所述底板采用钢板，所述顶板和侧板采用钢结构框架，所述钢结构框架上安装有可拆卸的有机玻璃板。3.根据权利要2所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述有机玻璃板与所述钢结构框架通过螺栓连接，连接处设置有密封垫。4.根据权利要求3所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述试验箱的侧板和顶板上等间距设置有加劲肋。5.根据权利要求1所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述试验箱的底部设置6个支腿，所述支腿高300mm。6.根据权利要求1所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述量测系统包括电磁流量计、压力传感器、土压力计和孔压传感器；所述电磁流量计安装于所述储浆罐出口连接的耐压灌浆管上，用于测量和记录注浆过程中的浆液用量；所述压力传感器安装于注浆管上，用于测量注浆压力；所述土压力计和孔压传感器安装于所述试验箱内，用于测量试验箱内砂样的土压力和孔隙水压力的变化。7.根据权利要求1所述的三维可视渗透注浆模型试验装置，其特征在于：所述空压机的出口设置第一阀门，所述储...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红芬，陈继平，彭琦，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44