黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，其中测试系统包括注浆测试系统、可视化观测系统、控温加压系统、隔热系统以及收集系统。该试验系统可根据实际情况，通过控温加压系统调节浆液温度以控制注浆浆液的凝固状态，同时注浆系统的可视化模型用来监测浆液注入岩石裂隙后随温度变化的具体凝固情况。通过试验并结合可视化技术，能够直接观察注入模拟岩石裂隙中的浆液随着温度改变的凝固过程。本试验系统结构简单、操作方便、易于观察控制，对工程实践中岩石裂隙注浆提高抗渗能力及增加岩土的完整性和结构的整体性，达到改善岩体的承载力和密封性具有重要实际意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统


[0001]本专利技术涉及岩体工程中注浆性能测试
，具体涉及一种黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着地下工程开发建设项目的日益增长，如何处理施工过程中高压地下水的危害已成为关键的工程技术问题之一。利用注浆手段对裂隙岩体进行加固以封堵地下水的危害是目前广泛采用的一种工程措施。在地下高地压、高水压，且温度变化的复杂条件下，浆液的凝固特性受到扰动，难以精确控制。尤其是在高压地下水注浆处理中如果未充分凝固，则浆液易被高压水流稀释冲走，达不到预期的效果。因此，有必要在实验室中模拟深部地下的复杂条件，详细研究浆液的扩散凝固规律。
[0003]公开号为CN 109610427A的中国专利《岩溶地基探灌结合、浆液可控、实时监控的注浆工法》提出一种可以实现凝胶时间和析水率可控的双控水泥浆注浆法，做到了将水泥浆压入岩溶地基后的短时间内丧失流动性；还采用了在钻孔内安放微型摄像头技术，对溶洞内浆液的充填和流失进行实时监控，为施工人员及时处理浆液流失提供了信息保障。但该方法并不适用于对岩石裂隙内浆液扩散的精细化试验研究。
[0004]公开号为CN 1970900A的中国专利《用于封堵高压地下水的混合灌浆装置及其混合法灌浆工艺》提出一种利用水泥浆液和水玻璃孔外混合技术来控制浆液的凝固时间的方法，该方法可以改善浆液被高压地下动水冲散的问题，但是其在裂隙岩体中的扩散和封堵机理尚未得到有效的验证。
[0005]水泥浆液在裂隙中扩散时逐渐凝固，该连续过程受到地下水的扰动，封堵机理十分复杂，亟需高精度的室内模型试验研究。考虑到实际水泥浆液或其模拟材料的黏度和凝固特性受温度的直接影响，因此可以利用调节温度来改变浆液的性质，从而模拟具有不同性质的浆液在裂隙岩体中的流动和凝固特性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种测试单裂隙岩体中浆液凝固过程的黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统。
[0007]为达成上述目的，本专利技术提供如下技术方案：黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，包括：
[0008]注浆测试系统，所述注浆测试系统包括试验装置和注浆系统，所述试验装置包括多个依次连通的试验模块，所述注浆系统用于向试验模块内注入浆液，所述浆液的黏度能够随温度改变；
[0009]可视化观测系统，所述可视化观测系统用于观察试验装置中浆液的流动情况以及凝固程度随温度变化的全过程；
[0010]控温加压系统，所述控温加压系统用于控制所述试验模块的温度和法向压力；
[0011]收集系统，所述收集系统用于回收试验所用浆液。
[0012]进一步地，所述试验装置包括一个首端试验模块、多个中间试验模块以及一个末端试验模块，所述首端试验模块的外端部设有注浆口，所述末端试验模块的外端部设有浆液排出口；所述注浆系统包括柱塞泵和转换活塞，所述柱塞泵通过管道与转换活塞连接，所述转换活塞通过管道与所述注浆口连接。
[0013]进一步地，所述首端试验模块和中间试验模块远离注浆口的一端设有承插口
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凸，所述中间试验模块和末端试验模块靠近注浆口的一端设有承插口
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凹，所述承插口
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凸与承插口
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凹匹配；相邻的所述试验模块之间通过承插口
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凸和承插口
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凹连通。
[0014]进一步地，所述试验模块包括透明外框以及设置于透明外框内的试验模型，所述透明外框在所述试验模型前、后、上、下四个方向的外围形成透明导热油腔室，所述透明外框的前后两侧分别设有与所述透明导热油腔室连通的透明导热油注入口和透明导热油排出口；所述试验模型包括3D打印的下裂隙面和上裂隙面，所述上裂隙面可拆卸地盖于下裂隙面的上方，使得所述上裂隙面和下裂隙面之间形成裂隙通道；所述试验模块的前后两侧分别设有与裂隙通道连通的注水口和出水口，所述注水口与柱塞泵连接，所述出水口与收集系统连接，所述注水口和出水口分别设有阀门；每个所述试验模块配备一套控温加压系统，所述控温加压系统包括加热泵、加压泵和阀门，所述加热泵、加压泵和阀门依次通过管道与透明导热油注入口和透明导热油排出口连接。
[0015]进一步地，所述透明外框包括框体和可拆卸的盖合于框体顶部的顶盖板，所述顶盖板的底部和所述上裂隙面的底部分别设有橡胶垫圈。
[0016]进一步地，所述试验装置通过固定钢架固定于试验台上，所述固定钢架能够使所述顶盖板压合在框体上。
[0017]进一步地，还包括隔热系统，所述隔热系统包括分别设置于相邻的试验模块之间的隔热板。
[0018]进一步地，所述浆液为聚丙烯酸钠溶液。
[0019]进一步地，所述浆液中添加有示踪剂。
[0020]进一步地，所述可视化观测系统包括计算机和高速摄像机，所述高速摄像机设置于所述试验装置的上方，所述高速摄像机通过数据线与计算机连接。
[0021]本专利技术与现有技术相对比，其有益效果在于：
[0022]1、整套实验系统可以基于3D扫描仪扫描得到的天然岩石表面，针对裂隙面和隔热板使用两种高强耐高温透明材料，结合3D打印、拓模、激光雕刻等技术，制成可视化3D模型，实现注浆过程的可视化。
[0023]2、试验中所采用的浆液为一种黏度随温度变化的浆液，预先根据黏度实验通过旋转流变仪确定所用浆液的温度黏度曲线，即可获取在某特定温度下浆液的黏度；该浆液具有在同等温度条件下黏度稳定的特点，便于试验结果的分析。
[0024]3、相比较而言，实际的水泥浆液可视化性能较差，无法观察水泥浆的凝固过程；且水泥浆注浆的试验模型只能一次性使用，试验耗材量大、成本高。
[0025]4、模型主体外围的控温加压系统可根据不同试验要求改变内部浆液的温度，如需要对50℃的浆液进行研究，则只需注入温度为50℃的冷却液即可，这种做法相比于在模型上下面铺冷凝管对浆液进行温度控制的优点是：若铺冷凝管会遮挡住模型上下主体部分，
影响观察浆液的凝固过程，而透明导热油是透明的，结合3D可视化模型不影响观测，真正实现了系统可视化。
[0026]5、可通过实验模块前后两侧的注水口和出水口在每个试验模块中设置不同的水压，模拟现场动水压力对浆液扩散凝固过程的扰动。
[0027]6、可在所采用浆液中加入染色或荧光显示剂，结合PIV等观测技术直观地获取浆液在裂隙中的流动过程以及随温度变化的凝固规律。
[0028]7、收集系统可分别收集每个模块流出的液体，通过分析，可以得到流出各个模块的液体中水和浆液的比例。
附图说明
[0029]图1是可视化测试系统的总体结构示意图。
[0030]图2是试验台正视结构示意图。
[0031]图3是试验台俯视结构示意图。
[0032]图4是中间试验模块正等轴测结构示意图。
[0033]图5是中间试验模块俯视结构示意图。
[0034]图6是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，其特征在于，包括：注浆测试系统，所述注浆测试系统包括试验装置和注浆系统，所述试验装置包括多个依次连通的试验模块，所述注浆系统用于向试验模块内注入浆液，所述浆液的黏度能够随温度改变；可视化观测系统，所述可视化观测系统用于观察试验装置中浆液的流动情况以及凝固程度随温度变化的全过程；控温加压系统，所述控温加压系统用于控制所述试验模块的温度和法向压力；收集系统，所述收集系统用于回收试验所用浆液。2.根据权利要求1所述的黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，其特征在于，所述试验装置包括一个首端试验模块、多个中间试验模块以及一个末端试验模块，所述首端试验模块的外端部设有注浆口，所述末端试验模块的外端部设有浆液排出口；所述注浆系统包括柱塞泵和转换活塞，所述柱塞泵通过管道与转换活塞连接，所述转换活塞通过管道与所述注浆口连接。3.根据权利要求2所述的黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，其特征在于，所述首端试验模块和中间试验模块远离注浆口的一端设有承插口
‑
凸，所述中间试验模块和末端试验模块靠近注浆口的一端设有承插口
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凹，所述承插口
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凸与承插口
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凹匹配；相邻的所述试验模块之间通过承插口
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凸和承插口
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凹连通。4.根据权利要求2所述的黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统，其特征在于，所述试验模块包括透明外框以及设置于透明外框内的试验模型，所述透明外框在所述试验模型前、后、上、下四个方向的外围形成透明导热油腔室，所述透明...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，杨磊，王晔，伍法权，沙鹏，叶鹏进，崔逍峰，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：