一种自适应灌浆控制方法技术

一种自适应灌浆控制方法，包括以下步骤：步骤S100，试灌探测地质情况；步骤S200，确定自适应灌浆；保持控制压力P＝0.1Mpa恒定送浆，当灌浆流量Q≤25L/min进行下述自适应控制；步骤S300，循环增压和保压；步骤S400，恒流增压至设计压力P

【技术实现步骤摘要】
一种自适应灌浆控制方法
本专利技术涉及水利水电基础防渗处理领域，尤其涉及基建灌浆工艺领域，具体涉及一种自适应灌浆控制方法。
技术介绍
现代水利水电基础处理施工类型中，基础灌浆工程占有很大的比例。灌浆工程施工工序可大致分为钻孔和灌浆两大工序。具体到灌浆施工，其主要工序环节有：浆液的制备、浆液储存、浆液输送、二次配浆、浆液灌入地层、以及这些过程中的质量控制。其中最为重要的环节之一就是灌浆的过程，在整个灌浆工程中，最终的目的是要利用浆液灌入地层中凝固形成帷幕，起到防渗固基的作用；然而，灌浆过程中，还要有效的防止灌入的浆液过多导致非目标区域地质被灌入过多浆液，导致浆液浪费，成本增加的情况。整个灌浆流程中，影响实际灌浆防渗效果的因素主要包括以下几方面：1、灌浆前段对灌浆孔下部地质的吃浆情况进行探测，以确定浆液浓度变换梯度，否则将导致大量浆液浪费；2、浆液灌注压力，浆液灌注压力过大会导致浆液的浪费，使得实际灌浆区域远远超过目标区域；若灌浆压力过小则又会导致形成的防渗帷幕不全或者不能形成有效防渗帷幕；3、浆液浓度大小，浆液的浓度越大灌注所需压力越大，灌浆难度越大，容易使得目标区域较深处的细小裂隙不能完全有效的被封堵；若灌浆浆液浓度过小则容易出现浆液附着不好，在较多裂隙的地址条件不容易能够封浆起压，亦会导致浆液灌注量大，导致浆液浪费成本增加的问题。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中记载的现有灌浆技术中存在的问题，本申请提供一种全新的灌浆控制方法，以克服现有灌浆技术中存在的浆液消耗量大，目标区域不能形成有效的帷幕使得防渗效果不能达到预期技术效果；同时，现有灌浆基本靠人为经验判断，没有科学的浆液浓度变换依据和标准，使得针对不同地质情况的浆液灌注存在较大差异，使得最终效果不佳；再者，现有技术中不能有效的根据实际地质情况匹配合适的灌注压力，为有效的使浆液占据整个目标区域，往往会认为增大灌浆压力，使得目标区域尽可能的形成有效的防渗帷幕；但这种方式又会使得灌注后形成的防渗帷幕过大过宽，浆液消耗量也增加，导致浆液成本投入大。为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：在对本系统工作原理进行说明之前，首先，申请人针对本系统的使用背景及上下游系统功能和完备流程进行简述。基础灌浆工程在水利水电基础处理中非常常见，其主要的工序环节依次包括：浆液的制备→浆液的储存→浆液的输送→二次配浆→浆液灌入地层。其中，浆液的制备：浆液的制备是由制浆站或者制浆系统完成，将特定标号的水泥等固化粉末与水以特定的比例制备成的高浓度浆液，俗称原浆。浆液的储存和输送：现有技术中主要由输浆管路通过需要输送浆液的上下游节点的工作人员通过协调和人工操作的方式进行输送浆液；而本实施例提供的技术方案即为替代现有的人工输送浆液的过程。二次配浆和浆液灌入：配浆和灌浆一般由配浆站和灌浆站的设备完成，现有技术中，主流的依旧采用人工操作进行灌浆，灌浆的压力、流量的把控依旧存在对操作人员经验和判断的依赖；而配浆主要是借助于设备对原浆与水的混合比例进行控制实现对二次配浆密度的控制。在释明上述基础灌浆工程工艺流程后，下面将针对性就本申请提供的一种自适应灌浆控制方法进行进一步的阐述。本申请所述的一种自适应灌浆控制方法旨在替代上述“浆液灌入”的整个过程，以获得地质有效防渗和合理浆液消耗的有效结合。具体地：一种自适应灌浆控制方法，用于对不同地质地层做灌浆防渗处理，包括以下步骤：步骤S100，试灌探测地质情况；开始灌浆并缓慢加压至设定灌浆P＝0.1Mpa，并持续采集送浆流量Qs、灌浆压力P和返浆流量Qf，灌浆流量Q＝送浆流量Qs-返浆流量Qf；当P＜0.1Mpa时，若灌浆流量Q＞30L/min，且返浆流量Qf＝0L/min，则发出异常报警；当P＜0.1Mpa时，若灌浆流量Q＞30L/min，且返浆流量Qf＞0L/min，则控制灌浆流量Q＝30L/min；持续到灌浆量∑Q＝300L或试灌浆时间T＝30min，则按照预设浆液浓度梯度进行越级变浆后，继续灌浆，否则逐级变浆；直至P0≥0.1Mpa时，则进行步骤S200；当P≥0.1Mpa时，若10L/min≤灌浆流量Q≤27L/min，则直接进入步骤S200；当P≥0.1Mpa时，若灌浆流量Q＜10L/min，则直接进入步骤S400；步骤S200，确定自适应灌浆；保持控制压力P＝0.1Mpa恒定送浆，当灌浆流量Q≤25L/min作为自适应灌浆控制的起点并进行下述自适应控制；步骤S300，自适应灌浆；第一次提升灌浆压力P，直到灌浆流量Q1＝(Q+2)L/min，记录灌浆流量Q1对应的灌浆压力P1，保持灌浆压力P1进行保压，直到灌浆流量Q2＝(Q1-4)L/min，记录灌浆流量Q2对应灌浆压力P2；重复上述步骤增压、保压n次，获得任一次灌浆流量Qn和对应灌浆压力Pn；当n＝5时，记录最后一次灌浆流量Qn+1＝15L/min及对应灌浆压力Pn+1；若Pn＝设计压力P0，n∈[1-5]，则直接进入步骤S500；步骤S400，逐渐增压并监测灌浆流量Q的变化：若灌浆压力已达到设计压力P0时，且灌浆流量Q<15L/min，则直接进入步骤S500；若灌浆流量Q＜15L/min，按照灌浆流量Q＝15L/min进行恒流控制，直至实际灌浆压力P＝设计压力P0后，保持恒压，进入步骤S500；步骤S500，保持设计压力P0进行恒压灌浆，直至此时灌浆流量Q＜1L/min后再持续30min后结束灌浆。作为本申请的优选方式，根据不同地质条件实现科学合理的浆液浓度选择，步骤S100中所述的越级变浆的条件需同时满足：灌浆压力P＜0.1Mpa，灌浆量∑Q≥300L，灌浆流量Q＞30L/min。步骤S100中所述的逐级变浆的条件需要择一满足：当注入量为300L，且注入率大于30L/min；当注入量为300L，且注入率小于30L/min，同时满足：当试灌浆时间T＝30min，注入量小于300L，式中：P11--为目标浆液开灌时的压力均值P21--为目标浆液终灌时的压力均值Q11--为目标浆液开灌时的注入率均值Q21--为目标浆液终灌时的注入率均值。优选地，步骤S300中增压、保压过程具体包括以下步骤：步骤S310第一次提升灌浆压力P，直到灌浆流量Q1＝25+2＝27L/min，记录灌浆流量Q1对应的灌浆压力P1；保持灌浆压力P1进行保压，直到灌浆流量Q2＝27-4＝23L/min，记录灌浆流量Q2对应灌浆压力P2；步骤S320第二次提升灌浆压力P2，直到灌浆流量Q3＝23+2＝25L/min，记录灌浆流量Q3对应的灌浆压力P3；保持灌浆压力P3进行保压，直到灌浆流量Q3＝(25-4)＝21L/min，记录灌浆流量Q3对应灌浆压力P3；步骤S330第三次提升灌浆压力P3，直到灌浆流量Q4＝21+2＝23L/min，记录灌浆流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应灌浆控制方法，用于对不同地质地层做灌浆防渗处理，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤S100，试灌探测地质情况；开始灌浆并缓慢加压至设定灌浆压力P＝0.1Mpa，并持续采集送浆流量Q

【技术特征摘要】
1.一种自适应灌浆控制方法，用于对不同地质地层做灌浆防渗处理，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S100，试灌探测地质情况；开始灌浆并缓慢加压至设定灌浆压力P＝0.1Mpa，并持续采集送浆流量Qs、灌浆压力P和返浆流量Qf，灌浆流量Q＝送浆流量Qs-返浆流量Qf；
当P＜0.1Mpa时，若灌浆流量Q＞30L/min，且返浆流量Qf＝0L/min，则发出异常报警；
当P＜0.1Mpa时，若灌浆流量Q＞30L/min，且返浆流量Qf＞0L/min，则控制灌浆流量Q＝30L/min；持续到灌浆量∑Q＝300L或试灌浆时间T＝30min，则按照预设浆液浓度梯度进行越级变浆后，继续灌浆，否则逐级变浆；直至P0≥0.1Mpa时，则进行步骤S200；
当P≥0.1Mpa时，若10L/min≤灌浆流量Q≤27L/min，则直接进入步骤S200；
当P≥0.1Mpa时，若灌浆流量Q＜10L/min，则直接进入步骤S400；
步骤S200，确定自适应灌浆；保持控制压力P＝0.1Mpa恒定送浆，当灌浆流量Q≤25L/min作为自适应灌浆控制的起点并进行下述自适应控制；
步骤S300，自适应灌浆；第一次提升灌浆压力P，直到灌浆流量Q1＝(Q+2)L/min，记录灌浆流量Q1对应的灌浆压力P1，保持灌浆压力P1进行保压，直到灌浆流量Q2＝(Q1-4)L/min，记录灌浆流量Q2对应灌浆压力P2；重复上述步骤增压、保压n次，获得任一次灌浆流量Qn和对应灌浆压力Pn；当n＝5时，记录最后一次灌浆流量Qn+1＝15L/min及对应灌浆压力Pn+1；
若Pn＝设计压力P0，n∈[1-5]，则直接进入步骤S500；
步骤S400，逐渐增压并监测灌浆流量Q的变化：
若灌浆压力已达到设计压力P0时，且灌浆流量Q<15L/min，则直接进入步骤S500；
若灌浆流量Q＜15L/min，按照灌浆流量Q＝15L/min进行恒流控制，直至实际灌浆压力P＝设计压力P0后，保持恒压，进入步骤S500；
步骤S500，保持设计压力P0进行恒压灌浆，直至此时灌浆流量Q＜1L/min后再持续30min后结束灌浆。


2.根据权利要求1所述的一种自适应灌浆控制方法，其特征在于：步骤S100中所述的越级变浆的条件需同时满足：灌浆压力P＜0.1Mpa，灌浆量∑Q≥300L，灌浆流量Q＞30L/min。


3.根据权利要求1所述的一种自适应灌浆控制方法，其特征在于：步骤S100中所述的逐级变浆的条件需要择一满足：
当注入量为300L，且注入率大于30L/min；
当注入量为300L，且注入率小于30L/min，同时满足：



当试灌浆时间T＝30min，注入量小于300L，



式中：
P11--为目标浆液开灌时的压力均值
P21--为目标浆液终灌时的压力均值
Q11--为目标浆液开灌时的注入率均值
Q21--为目标浆液终灌时的注入率均值。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙仲彬，肖恩尚，郭万红，韩伟，张裕文，杨振中，刘铸，杜晓麟，杨雨，刘松富，唐玉书，赵明华，孙亮，刘健，王保辉，王晓飞，孙继尧，朱勇，翟鹏，赵峥，刘半柱，
申请(专利权)人：中国水电基础局有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12