松散岩土层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松散岩土层注浆试验装置及方法，该装置包括活塞搅拌储浆容器，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体内设置有加压活塞，所述加压活塞将所述活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔，所述加压驱动腔通过管路与恒速恒压平流泵相连通，所述恒速恒压平流泵用于向所述加压驱动腔输入液体，在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔一端设置有电磁搅拌机构，所述储浆腔通过管路与注浆模拟试验釜相连通。该方法利用这种装置对模拟土层进行注浆试验。本发明专利技术结构简单、工作稳定、操作方便、安全可靠、耐高压，能够真实的模拟注浆过程以及泵压参数对注浆效果的定量影响规律。

【技术实现步骤摘要】
松散岩土层注浆试验装置及方法
本专利技术涉及一种土层渗透注浆效果评价试验装置，具体地说是一种松散岩土层注浆试验装置及方法。
技术介绍
当前，随着我国经济的飞速发展，在山区和河流岸坡、边缘、阶地的堆积、冲积或沉积地层中进行的岩土工程建设日益增多，其中常常会碰到厚度不一的松散地层。这些砂卵石无胶结或弱胶结地层大多是松散状态，胶结性差，具有强烈的不稳定性。因此，在以上述松散地层为地基持力层以及地铁基坑开挖过程中可能会造成较大的地层变形，产生不利影响进而引发事故，造成人员伤亡。故常常对上述松散地层进行注浆加固，提高其承载力，增强工程安全性。但当前对于注浆工艺的选用、注浆压力参数的设置及浆液配制等施工方案制定大多根据工程实际经验，缺乏一定的理论科学指导；并且注浆技术由于受注介质条件的复杂性及注浆工程隐蔽性的制约，理论模拟研究较为困难。因而，开展对松散地层注浆加固试验方法及试验装置的研究更具有迫切性。目前，针对注浆材料及注浆设备的研究较多，对于在不同注浆压力、增压梯度、泵入流量、注浆流体特性（黏度、流变性）等参数条件下，注入浆液在地层的渗透规律和扩散范围及时空入渗特征、地层内三维孔渗压分布规律等试验方法及试验装置却鲜有涉及。松散地层的注浆加固效果及浆液影响半径不仅与注浆方式、浆液特性等密切相关，还与泵入压力、加压梯度、泵入排量以及浆液粘度、流变特性等一系列因素相关，因此注浆过程是一个多因素相互关联影响的复杂过程。现有的一些试验设备与方法都不能真实的模拟注浆过程以及泵压参数对注浆效果的定量影响规律。现有的试验设备普遍采用空压机压缩空气或使用氮气瓶提供泵压，但气体介质的压缩系数随温度变化比较敏感，试验中容易引起压力波动，难以模拟泵压增压梯度。现有的设备基本没有搅拌或采用机械搅拌，由于机械搅拌需要驱动轴穿过容器的侧壁，该位置的密封性大大下降，无法实现储浆容器的高压密封。因此，需要研制出一种能在试验室内开展真实模拟松散地层注浆加固过程、浆液渗透规律与加固评价效果及浆液扩散范围监测等实时监测的试验装置及方法，用于为实际松散地层注浆加固工程方案制定、注浆工艺参数优化及注浆效果评价提供技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种松散岩土层注浆试验装置，以解决现在的试验设备不能真实的模拟注浆过程以及泵压参数对注浆效果的定量影响规律问题。本专利技术的目的之二就是提供一种松散岩土层注浆试验方法，以解决现在的试验方法无法实现模拟松散地层注浆加固过程、浆液渗透规律与加固评价效果及浆液扩散范围监测等实时监测的问题。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种松散岩土层注浆试验装置，包括活塞搅拌储浆容器，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体内设置有加压活塞，所述加压活塞将所述活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔，所述加压驱动腔通过管路与恒速恒压平流泵相连通，所述恒速恒压平流泵用于向所述加压驱动腔输入液体，在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔一端设置有电磁搅拌机构，所述储浆腔通过管路与注浆模拟试验釜相连通。所述电磁搅拌机构包括搅拌叶片与搅拌电机，所述搅拌叶片位于所述储浆腔内，所述搅拌叶片两端的磁性不同，所述搅拌电机位于所述活塞搅拌储浆容器的壳体的外部，在所述搅拌电机的转轴上设置有两个磁铁，两个磁铁的端面与所述搅拌叶片的旋转平面相平行，且两个磁铁靠近所述搅拌叶片的一端的磁性不同，两个所述磁铁绕所述搅拌电机的转轴旋转从而带动所述旋转叶片旋转。在所述活塞搅拌储浆容器的壳体靠近所述磁铁一端的外侧设置有凸台，所述凸台的圆周轮廓与两块所述磁铁相交。所述注浆模拟试验釜包括试验釜外壳，在所述试验釜外壳的顶部设置有竖直的注浆导管，在所述试验釜外壳内设置有土体支撑垫片，在所述土体支撑垫片的上方形成模拟地层容纳腔，所述注浆导管伸入所述模拟地层容纳腔中，在所述模拟地层容纳腔的侧壁上设置有若干的温度传感器与孔渗压力传感器，在所述试验釜外壳的底端开有排浆流道。所述土体支撑垫片上开有若干微孔。在连接所述活塞搅拌储浆容器与所述注浆模拟试验釜的管路上依次设置有调节阀、压力传感器以及流量传感器。还包括数据采集模块，所述数据采集模块与所有的压力传感器、温度传感器、孔渗压力传感器以及流量传感器相连。本专利技术的目的之二是这样实现的：一种松散岩土层注浆试验方法，包括以下步骤：a.连接安装松散岩土层注浆试验装置，所述松散岩土层注浆试验装置包括活塞搅拌储浆容器，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体内设置有加压活塞，所述加压活塞将所述活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔，所述加压驱动腔通过管路与恒速恒压平流泵相连通，所述恒速恒压平流泵用于向所述加压驱动腔输入液体，在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔一端设置有电磁搅拌机构，所述储浆腔通过管路与注浆模拟试验釜相连通。b.在所述注浆模拟试验釜内放置模拟地层。c.配置在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔内的液、固两相流体，并由电磁搅拌机构充分搅拌。d.由所述恒速恒压平流泵向所述加压驱动腔注入液体，驱动加压活塞对所述储浆腔内的液、固两相流体施加压力。e.调节注入所述注浆模拟试验釜的流体的压力、流量以及所述注浆模拟试验釜内的温度，并记录注入浆液在模拟地层内的渗透特性、扩散范围以及时空压力分布特征。所述模拟地层为实际注浆地层或依据实际注浆地层的岩土力学参数配置的仿真地层。本专利技术的活塞搅拌储浆容器内设置有加压活塞，加压活塞将活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔。加压驱动腔由恒速恒压平流泵注入液体来驱动加压活塞移动，从而使储浆泵内产生一定的压力，由于液体介质几乎不会被压缩且受温度变化的影响很小可以忽略，保证了试验的准确性与可操控性，通过调节恒速恒压平流泵的流量与压力可以模拟泵压增压梯度的试验。同时，储浆泵内的浆液使用电磁搅拌，由于不需要在活塞搅拌储浆容器的壳体上打孔穿接转轴，能够保证活塞搅拌储浆容器内的密封性，从而保证活塞搅拌储浆容器的高压密封。本专利技术可以根据被注浆加固或修复地层特性配制的仿真地层和注浆工艺要求(注入压力和压力梯度)，适时调整注浆模拟试验，优化注浆工艺参数，评价注浆效果，便于分析计算不同的泵入压力一地层孔渗压一注浆量的时空变化规律及其被注入地层孔渗压三维分布特征。通过上述方法及试验装置调节恒速恒压平流泵的压力与流量驱使活塞搅拌储浆容器内的液固两相流体（水泥浆或修复药剂）通过注浆导管注入需加固或修复地层，根据不同泵入压力、增压梯度、泵入流量、注浆流体特性（黏度、流变性）等参数条件下，注入浆液在地层渗流特性和扩散范围及时空入渗特征、地层内三维孔渗压分布特征，模拟地层注浆加固或修复药剂注入过程中，不同泵入压力、排量、增压梯度、浆液黏度等工艺参数条件的地层渗透量、渗透压力场时空分布规律与扩散范围。试验装置可开展液、固两相流和液、固（固相微粒的运移淤塞试验需借助一定黏度的液态载体，注浆过程中携固液体通过注浆试验模拟釜底端排液流道排出）单相流高、低压渗透试验；进一步通过对活塞搅拌储浆容器内浆液着色，可开展弥散动态扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种松散岩土层注浆试验装置，其特征在于，包括活塞搅拌储浆容器，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体内设置有加压活塞，所述加压活塞将所述活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔，所述加压驱动腔通过管路与恒速恒压平流泵相连通，所述恒速恒压平流泵用于向所述加压驱动腔输入液体，在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔一端设置有电磁搅拌机构，所述储浆腔通过管路与注浆模拟试验釜相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种松散岩土层注浆试验装置，其特征在于，包括活塞搅拌储浆容器，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体内设置有加压活塞，所述加压活塞将所述活塞搅拌储浆容器的内腔分隔为加压驱动腔与储浆腔，所述加压驱动腔通过管路与恒速恒压平流泵相连通，所述恒速恒压平流泵用于向所述加压驱动腔输入液体，在所述活塞搅拌储浆容器的储浆腔一端设置有电磁搅拌机构，所述储浆腔通过管路与注浆模拟试验釜相连通。


2.根据权利要求1所述的松散岩土层注浆试验装置，其特征在于，所述电磁搅拌机构包括搅拌叶片与搅拌电机，所述搅拌叶片位于所述储浆腔内，所述搅拌叶片两端的磁性不同，所述搅拌电机位于所述活塞搅拌储浆容器的壳体的外部，在所述搅拌电机的转轴上设置有两个磁铁，两个磁铁的端面与所述搅拌叶片的旋转平面相平行，且两个磁铁靠近所述搅拌叶片的一端的磁性不同，两个所述磁铁绕所述搅拌电机的转轴旋转从而带动所述旋转叶片旋转。


3.根据权利要求2所述的松散岩土层注浆试验装置，其特征在于，在所述活塞搅拌储浆容器的壳体靠近所述磁铁一端的外侧设置有凸台，所述凸台的圆周轮廓与两块所述磁铁相交。


4.根据权利要求1所述的松散岩土层注浆试验装置，其特征在于，所述注浆模拟试验釜包括试验釜外壳，在所述试验釜外壳的顶部设置有竖直的注浆导管，在所述试验釜外壳内设置有土体支撑垫片，在所述土体支撑垫片的上方形成模拟地层容纳腔，所述注浆导管伸入所述模拟地层容纳腔中，在所述模拟地层容纳腔的侧壁上设置有若干的温度传感器与孔渗压力传感器，在所述试验釜外壳的底端开有排浆流道。


5.根据权利要求4所述的松散岩土层注浆试验装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：余莉，程旷，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13