一种松散漏失地层注浆模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种松散漏失地层注浆模拟装置及方法，包括循环注浆系统，封堵效率评价系统以及数据采集系统；循环注浆系统包括储浆罐、带止浆阀的第一进浆管、注浆泵、第二进浆管、缓冲罐、第三进浆管、试样筒以及出浆管；封堵效率评价系统包括第一流速计、第二流速计、第二压力表、第一止浆阀、试样筒、第三压力表以及第二止浆阀；数据采集系统包括第一压力表、第一数码相机、图像采集计算机、第二数码相机以及第四压力表。本发明专利技术可模拟松散漏失地层注浆过程，并通过封堵效率评价系统以及数据采集系统实现对注浆效果的定量与定性评价。实现了对松散漏失地层注浆全过程的模拟，为注浆材料选择，配方性能参数以及注浆工艺参数优化设计创造了条件。创造了条件。创造了条件。

【技术实现步骤摘要】
一种松散漏失地层注浆模拟装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种松散漏失地层注浆模拟装置及方法，属于注浆模拟试验领域。

技术介绍

[0002]在岩土注浆工程领域，常遇松散漏失地层，如断层破碎带，坡前堆积架空地层。在此注浆面临浆液漏失量大、环境危害性高、难以满足工程设计对于效益以及工期的需求。更有浆液全部流失、难以返浆的现象时常发生（如锚固工程注浆等），给岩土注浆工程带来了极大的挑战。因此，急需有效技术手段辅助解决上述工程问题。
[0003]现阶段，物理模型试验被广泛应用于注浆参数获取。据公开号为CN113063701A，公开日期为2021年07月02日的中国专利文献，公开了饱和砂土地层可视化注浆模拟装置及方法，其特征在于：包括受注体容器以及填充在所述受注体容器内的透明砂土介质，所述受注体容器由透明材料制成，所述透明砂土介质由吸水膨胀后的海洋宝宝按预设级配组成，所述受注体容器与注浆系统、围压系统以及水压控制系统连接，所述注浆系统向所述透明沙土介质注浆，所述围压系统实现对所述透明砂土介质的围压加载，所述水压控制系统向所述透明沙土介质提供地下水并控制水压力，所述饱和砂土地层可视化注浆模拟装置还包括监控系统，所述监控系统监控注浆参数以及采集、储存图像数据，该专利技术可实现对饱和砂土在不同注浆参数下的注浆效果进行可视化评价。
[0004]但对于松散漏失地层而言，面临的实际工程难题主要集中在浆液漏失量大，因此，评价浆液在松散地层中的渗漏特性以及对渗流通道的封堵过程就显得尤为重要。但就目前已有的注浆模拟装置而言，尚不能针对松散漏失地层进行注浆过程的有效模拟。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术缺陷，为实现对松散漏失地层注浆过程的模拟，探索浆液渗漏特性与通道封堵过程，据此进行注浆材料选择与注浆参数调控，本专利技术提供一种松散漏失地层注浆模拟装置及方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种松散漏失地层注浆模拟装置，包括循环注浆系统、封堵效率评价系统以及数据采集系统，所述循环注浆系统包括储浆罐、带止浆阀的第一进浆管、注浆泵、第二进浆管、缓冲罐、第三进浆管以及出浆管；所述封堵效率评价系统包括第一流速计、第二流速计、第二压力表、第一止浆阀、试样筒、第三压力表以及第二止浆阀；所述数据采集系统包括第一压力表、第一数码相机、图像采集计算机、第二数码相机、第四压力表；所述储浆罐的上部通过出浆管与试样筒的上部连通，底部通过第一进浆管与注浆泵的输入端连通；所述注浆泵的输出端通过第二进浆管与缓冲罐的下部连通；所述缓冲罐的上部通过第三进浆管与试样筒的底部连通；所述第二流速计、第四压力表均安装在出浆管上；所述第三压力表、第二止浆阀、第二压力表、第一止浆阀均安装在试样筒上；所述第一流速计、第一压力表均安装在第三进
浆管上；所述图像采集计算机分别与第一数码相机、第二数码相机电连接；所述第一数码相机正对第四压力表，所述第二数码相机正对第一压力表。
[0007]进一步的技术方案是，所述储浆罐包括带法兰盘的圆筒、储浆罐钢架、顶盖、电机、搅拌轴以及带出浆圆孔的底盖，所述第一进浆管与出浆圆孔连通，所述顶盖、底盖分别连接在圆筒的上下两端，所述底盖安装在储浆罐钢架上，所述电机安装在顶盖上，所述顶盖中心开有圆孔，搅拌轴上端穿过所述圆孔后与电机的转轴连接，所述带法兰盘的圆筒右上侧壁开有一个贯通的进浆圆孔，所述出浆管与进浆圆孔连通。
[0008]进一步的技术方案是，所述圆筒与底盖之间安装有三层密封圈。
[0009]进一步的技术方案是，所述试样筒包括带法兰盘的试样筒圆筒、试样筒顶盖、试样筒钢架以及带试样进浆圆孔的试样筒底盖，所述试样筒顶盖、试样筒底盖分别安装在试样筒圆筒的上下两端，所述试样筒底盖安装在试样筒钢架上，所述第三进浆管与试样进浆圆连通；所述试样筒圆筒左上侧壁开有一个贯通的试样出浆圆孔，所述出浆管与试样出浆圆孔连通。
[0010]进一步的技术方案是，所述试样筒圆筒与试样筒顶盖、试样筒底盖之间均安装有密封圈。
[0011]进一步的技术方案是，所述试样筒圆筒中侧壁开有两个贯穿螺纹孔，所述第一止浆阀、第二止浆阀分别与两个贯穿螺纹孔螺纹连接。
[0012]进一步的技术方案是，所述第一止浆阀、第二止浆阀的自由端分别采用螺纹连接方式安装第二压力表、第三压力表，用于测量被注介质上下过流断面的水头差。
[0013]进一步的技术方案是，所述第一流速计、第一压力表均采用螺纹连接方式安装于第三进浆管上；第二流速计、第四压力表均采用螺纹连接方式安装于出浆管上。
[0014]一种松散漏失地层注浆模拟方法，该方法可实现对注浆效果得定量评价与定性评价，其定量评价具体包括如下步骤：步骤1、将试验所选卵砾石填充于试样筒，模拟松散漏失地层；步骤2、关闭第一进浆管的止浆阀，加水入储浆罐；步骤3、打开第一止浆阀与第二止浆阀，同时打开第一进浆管的止浆阀，开启注浆泵；步骤4、待水流速稳定后，从第一流速计读取流速Q，从第二压力表读取水压力P1，从第三压力表读取水压力P2；步骤5、采取以下计算公式计算所模拟地层的初始渗透系数K
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：式中：L为第二压力表与第三压力表的垂直中心距离，单位为cm，F为试样筒内截面积，单位为cm2；Q为第一流速计读取的流速，单位为cm3/s；P1为第二压力表读取的水压力，单位为kPa；P2为第三压力表读取的水压力，单位为kPa；步骤6、记录初始渗透系数，排出装置内循环水，关闭第一进浆管的止浆阀；步骤7、将所选注浆配方按量称取，加入储浆罐，开启搅拌机混合浆液至均匀；
步骤8、关闭第一止浆阀与第二止浆阀，打开第一进浆管的止浆阀，开启注浆泵；步骤9、循环注浆至设计时间，关闭注浆泵，拆下试样筒并移除其试样筒底盖，在不扰动试样筒内部填料的情况下，让试样筒内多余浆液在自重作用下自由流失；步骤10、待试样筒内残留浆液固结硬化后，重新组装试样筒至模拟装置，采用步骤1
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5所述方法，测量计算终止渗透系数K
fi
；步骤11、根据试样初始渗透系数K
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与终止渗透系数K
fi
，计算注浆封堵效率η如下：式中：K
in
为试样初始渗透系数；K
fi
为终止渗透系数；η为注浆封堵效率。
[0015]一种松散漏失地层注浆模拟方法，该方法可实现对注浆效果得定量评价与定性评价，其注浆效果定性评价具体包括如下步骤：步骤1、将试验所选卵砾石填充于试样筒，模拟松散漏失地层；步骤2、关闭第一进浆管的止浆阀，将所选注浆配方按量称取，加入储浆罐，开启搅拌机混合浆液至均匀；步骤3、关闭第一止浆阀与第二止浆阀，打开第一进浆管的止浆阀，开启注浆泵；步骤4、采用所述数据采集系统每分钟记录一次第一压力表、第二压力表读数，数据采用电脑成图，以此定性分析浆液渗漏特性与地层封堵状态；步骤5、试验完毕，关闭装置电源，将可拆卸式连接断开，分模块清洗装置。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：一、本专利技术所述试样筒尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，包括循环注浆系统、封堵效率评价系统以及数据采集系统，所述循环注浆系统由储浆罐、带止浆阀的第一进浆管（23）、注浆泵（22）、第二进浆管（21）、缓冲罐（20）、第三进浆管（17）以及出浆管（7）构成；所述封堵效率评价系统包括第一流速计（19）、第二流速计（3）、第二压力表（14）、第一止浆阀（13）、试样筒、第三压力表（11）以及第二止浆阀（10）；所述数据采集系统包括第一压力表（18）、第一数码相机（8）、图像采集计算机（6）、第二数码相机（5）、第四压力表（4）；所述储浆罐的上部通过出浆管（7）与试样筒的上部连通，底部通过第一进浆管（23）与注浆泵（22）的输入端连通；所述注浆泵（22）的输出端通过第二进浆管（21）与缓冲罐（20）的下部连通；所述缓冲罐（20）的上部通过第三进浆管（17）与试样筒的底部连通；所述第二流速计（3）、第四压力表（4）均安装在出浆管（7）上；所述第三压力表（11）、第二止浆阀（10）、第二压力表（14）、第一止浆阀（13）均安装在试样筒上；所述第一流速计（19）、第一压力表（18）均安装在第三进浆管（17）上；所述图像采集计算机（6）分别与第一数码相机（8）、第二数码相机（5）电连接；所述第一数码相机（8）正对第四压力表（4），所述第二数码相机（5）正对第一压力表（18）。2.根据权利要求1所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述储浆罐包括带法兰盘的圆筒（26）、储浆罐钢架（24）、顶盖（2）、电机（1）、搅拌轴以及带出浆圆孔的底盖（25），所述第一进浆管（23）与出浆圆孔连通，所述顶盖（2）、底盖（25）分别连接在圆筒（26）的上下两端，所述底盖（25）安装在储浆罐钢架（24）上，所述电机（1）安装在顶盖（2）上，所述顶盖（2）中心开有圆孔，搅拌轴上端穿过所述圆孔后与电机（1）的转轴连接，所述带法兰盘的圆筒（26）右上侧壁开有一个贯通的进浆圆孔，所述出浆管（7）与进浆圆孔连通。3.根据权利要求2所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述圆筒（26）与底盖（25）之间安装有三层密封圈。4.根据权利要求1所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述试样筒包括带法兰盘的试样筒圆筒（12）、试样筒顶盖（9）、试样筒钢架（16）以及带试样进浆圆孔的试样筒底盖（15），所述试样筒顶盖（9）、试样筒底盖（15）分别安装在试样筒圆筒（12）的上下两端，所述试样筒底盖（15）安装在试样筒钢架（16）上，所述第三进浆管（17）与试样进浆圆连通；所述试样筒圆筒（12）左上侧壁开有一个贯通的试样出浆圆孔，所述出浆管（7）与试样出浆圆孔连通。5.根据权利要求4所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述试样筒圆筒（12）与试样筒顶盖（9）、试样筒底盖（15）之间均安装有密封圈。6.根据权利要求4所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述试样筒圆筒（12）中侧壁开有两个贯穿螺纹孔，所述第一止浆阀（13）、第二止浆阀（10）分别与两个贯穿螺纹孔螺纹连接。7.根据权利要求6所述的一种松散漏失地层注浆模拟装置，其特征在于，所述第一止...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓彦，蹇黎明，张淳，吴江，颜宏毅，万宇豪，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：