一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及化学注浆领域，涉及一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，包括：装置主体与装置主体外的控制器；装置主体包括由内腔壁围成的内腔、由外腔壁和内腔壁共同围成的外腔、试件装载模块、溶液存储模块、注液加压模块、荷载施加模块和温度控制模块；试件装载模块设置在内腔的底部，内腔还设置有溶液存储模块与荷载施加模块；注液加压模块包括压力表和设置在内腔壁上的内腔注液孔；温度控制模块位于外腔。本发明专利技术完全模拟注浆材料在温度场、应力场、水压力场以及水溶液腐蚀场等耦合作用下的特性演化，且可以根据试验需要模拟任意两场及以上组合耦合场作用下注浆材料的特性变化，结构简单，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置及方法


[0001]本专利技术属于化学注浆
，尤其涉及一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置及方法。

技术介绍

[0002]注浆技术是指在压力作用下将注浆材料直接注入土体或岩体裂隙内，经化学反应后生成固体介质，从而达到提高岩土体强度、防渗堵漏等目的。注浆技术发展历史悠久，最早是将黏土和石灰浆注入地层，其后陆续出现了水泥、化学浆液、水玻璃、有机高分子化学材料等注浆材料。如今，注浆技术被广泛地应用于水利、土木、交通等工程领域，成为了处理各种工程问题的重要手段。
[0003]由于注浆材料长期深埋地下，服役环境复杂，可能会受到各种类型的侵蚀作用，地下土壤、地下水、海水，尤其城市污水中含有多种侵蚀性的化学成分。与此同时，注浆材料同时需要承受土壤及其他地上建筑物重力作用，地下环境温度以及水压力变化也有很大的不确定性。
[0004]因此，有必要对注浆材料在温度场、应力场、水压力场以及水溶液腐蚀场等耦合作用下注浆材料特性演化进行模拟研究。目前，科研人员主要模拟单场环境下注浆材料的特性演化，也有部分科研人员模拟多个作用场对注浆材料的影响，但无论是试验方法还是试验装置，均不能较好地模拟注浆材料的实役环境；同时原有的试验方法操作复杂，并不便于使用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，以解决现有技术中试验装置不能较好地模拟注浆材料的实役环境，且操作复杂、不便使用的问题；此外本申请还提供了一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，包括：装置主体与所述装置主体外的控制器；所述装置主体包括由内腔壁围成的内腔、由外腔壁和所述内腔壁共同围成的外腔、试件装载模块、溶液存储模块、注液加压模块、荷载施加模块和温度控制模块；所述试件装载模块设置在所述内腔的底部，所述内腔还设置有所述溶液存储模块与所述荷载施加模块；所述注液加压模块包括压力表和设置在所述内腔壁上的内腔注液孔；所述温度控制模块位于所述外腔。
[0008]进一步的，试件装载模块包括固定在内腔壁的内腔底座、可以自由装卸的内腔支座和试件固定弹簧，所述内腔底座截面造型为上窄下宽型，所述内腔支座底部留有长方体槽口，槽口截面与所述内腔底座上截面保持一致，所述试件固定弹簧布置在所述内腔支座上槽口内。
[0009]进一步的，所述溶液存储模块位于内腔，其中内腔壁涂有防腐蚀涂料，所述内腔壁上设有内腔排气孔、内腔排水孔和内腔注液孔。
[0010]进一步的，所述注液加压模块包括设在所述内腔壁上的内腔注液孔和压力表，压力表安装在溶液存储模块和注液加压模块之间的管道上。
[0011]进一步的，所述荷载施加模块由螺纹型传力杆、应力传感器、垫片组成，其中应力传感器布置在垫片底部，并与装置外部的控制器相连。
[0012]进一步的，温度控制模块位于外腔，外腔壁设有外腔注液孔、外腔排水孔以及半导体制冷片，其中外腔注液孔和外腔排水孔的主要作用分别是注入和排出水溶液，半导体制冷片与控制器相连，用于控制外腔内溶液的温度。
[0013]进一步的，控制器模块包括设置在装置外部的控制器、设在外腔的半导体制冷片和设在内腔的应力传感器。
[0014]进一步的，所述装置主体的顶部设有一顶盖，所述顶盖通过螺丝与所述装置主体拼接。
[0015]第二方面，本专利技术还提供一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验方法，包括：
[0016]将养护至龄期的注浆材料试块切割为适宜尺寸的待测试件，以备使用；
[0017]将顶盖拆下，取下内腔支座，将待测试件放置在内腔支座上，并用试件固定弹簧固定待测试件的位置，一并放在内腔底座上，将顶盖与装置主体拼接密封，并用螺丝固定；
[0018]打开内腔排气孔，通过内腔注液孔向溶液存储模块注入溶液；
[0019]关闭内腔排气孔，根据模拟工况的需要选择性通过注液加压模块调整内腔的水压力；
[0020]通过扭转螺纹型传力杆模拟施加外力，并同时通过控制器观测实时应力值，直至达到试验加载应力要求；
[0021]打开外腔排气孔，通过外腔注液孔向温度控制模块注入水溶液，通过控制器升高或降低水溶液温度，并将水温控制在试验要求范围内，待温度控制好后关闭外腔排气孔；
[0022]浸泡一定时间后，通过控制器将半导体制冷片升高或降低至自然温度；
[0023]先后打开外腔排气孔和外腔排水孔，排出温度控制模块水溶液；
[0024]先后打开内腔排气孔和内腔排水孔，排除溶液存储模块浸泡溶液；
[0025]通过扭转螺纹型传力杆释放模拟外力，将顶盖拆下，取下内腔支座，取出待测试件后将顶盖与装置主体拼接密封，并用螺丝固定。
[0026]本专利技术提供的多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置及方法与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
[0027]本专利技术完全模拟注浆材料在温度场、应力场、水压力场以及水溶液腐蚀场等耦合作用下的特性演化，且可以根据试验需要模拟任意两场及以上组合耦合场作用下注浆材料的特性变化，结构简单，操作方便。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。
[0029]图1为本专利技术提供的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置在无应力机辅助下的整体示意图；
[0030]图2为本专利技术提供的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置在有应力机辅助下的整体示意图；
[0031]图3为图1中无应力机辅助下的多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置的局部放大图。
[0032]附图标记：1-内腔；2-内腔壁；3-外腔；4-外腔壁；5-外腔排水孔；6-垫片；7-内腔注液孔；8-应力传感器；9-外腔注液孔；10-内腔底座；11-螺纹型传力杆；12-内腔排水孔；13-半导体制冷片；14-内腔支座；15-试件固定弹簧；16-待测试件；17-压力表；18-外腔排气孔；19-内腔排气孔；20-控制器；21-螺丝；22-光滑型传力杆；23-压力机；24-顶盖。
具体实施方式
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术
的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，包括：装置主体与所述装置主体外的控制器；所述装置主体包括由内腔壁围成的内腔、由外腔壁和所述内腔壁共同围成的外腔、试件装载模块、溶液存储模块、注液加压模块、荷载施加模块和温度控制模块；所述试件装载模块设置在所述内腔的底部，所述内腔还设置有所述溶液存储模块与所述荷载施加模块；所述注液加压模块包括压力表和设置在所述内腔壁上的内腔注液孔；所述温度控制模块位于所述外腔。2.根据权利要求1所述的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，试件装载模块包括固定在所述内腔壁的内腔底座、可以自由装卸的内腔支座和试件固定弹簧，所述内腔底座截面造型为上窄下宽型，所述内腔支座底部留有长方体槽口，槽口截面与所述内腔底座上截面保持一致，所述试件固定弹簧布置在所述内腔支座上槽口内。3.根据权利要求2所述的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，所述内腔壁设有防腐蚀涂料层，所述内腔壁上还设有内腔排气孔、内腔排水孔和所述内腔注液孔。4.根据权利要求3所述的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，所述压力表安装在所述溶液存储模块和所述注液加压模块之间的管道上。5.根据权利要求4所述的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，所述荷载施加模块包括螺纹型传力杆、应力传感器、垫片，所述应力传感器设置在所述垫片底部。6.根据权利要求5所述的一种多场耦合作用下注浆材料特性演化模拟试验装置，其特征在于，所述外腔壁上设有外腔注液孔、外腔排水孔以及半导体制冷片。7.根据权利要求6所述的一种多场耦合作用下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振扬，杜明瑞，方宏远，张超，石明生，杜雪明，李逢源，郑前坤，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：