基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置及方法制造方法及图纸

本公开属于注浆模拟试验技术领域，具体涉及一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置及方法，包括：地层模拟系统，包括试验箱体和土体介质，用于模拟土体介质注浆过程；注浆系统，通过设置在所述地层模拟系统表面的注浆圆孔与所述地层模拟系统连接；恒温控制系统，包括设置在所述地层模拟系统底部的恒温加热装置、均匀设置在土体介质内部的电阻丝以及分别设置在所述地层模拟系统不同侧面的温度控制阀和热成像仪；数据采集系统，采用设置在所述地层模拟系统的一侧的收发电极；数据分析系统，分别与所述注浆系统、所述恒温控制系统和所述数据采集系统电连接。系统和所述数据采集系统电连接。系统和所述数据采集系统电连接。

【技术实现步骤摘要】
基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置及方法


[0001]本公开属于注浆模拟试验
，具体涉及一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，我国隧道工程的修建规模和数量正在逐渐增加，已经达到世界领先水平。然而，复杂的地质条件不可避免地导致地质灾害的发生，注浆可用于防渗堵漏、提高地基土的强度和变形模量、充填空隙、进行既有建筑地基基础的加固和控制变形，是应对地下突水突泥工程灾害的常用技术手段。我国一些地区存在高温热水，在隧道施工的过程中，隧道开挖改变地下水循环，可能在无法提前预测的情况下遇到高温热水，给隧道施工带来很大的困难。
[0004]针对高温环境中的注浆操作，现有研究采取加强通风降温，并采用冷水融合降温、冰块降温、机械制冷等措施实现综合降温。另一方面，对掌子面采取注浆堵水，填充裂隙通道，对高温热水进行封堵，可以有效避免高温热水影响浆液性质和注浆行为，减少对工程项目造成的损失，保证施工作业人员的安全性。然而注浆过程不可被肉眼直接观察，对浆液的扩散过程也很难捕捉到，在实际工程中检测浆液扩散范围较为繁琐，对高温环境下注浆扩散范围检测则更为困难，因此目前研究很少涉及高温环境下注浆模拟。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本公开提出了一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置及方法，观察温度变化对浆液扩散范围的影响。
[0006]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，采用如下技术方案：
[0007]一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，包括：
[0008]地层模拟系统，包括试验箱体和土体介质，用于模拟土体介质注浆过程；
[0009]注浆系统，通过设置在所述地层模拟系统表面的注浆圆孔与所述地层模拟系统连接；
[0010]恒温控制系统，包括设置在所述地层模拟系统底部的恒温加热装置、均匀设置在土体介质内部的电阻丝以及分别设置在所述地层模拟系统不同侧面的温度控制阀和热成像仪；
[0011]数据采集系统，采用设置在所述地层模拟系统的一侧的收发电极；
[0012]数据分析系统，分别与所述注浆系统、所述恒温控制系统和所述数据采集系统电连接。
[0013]作为进一步的技术限定，所述地层模拟系统包括试验箱体以及设置在所述试验箱
体内的土体介质，用于对所述土体介质的注浆过程的承载模拟。
[0014]作为进一步的技术限定，所述注浆系统包括注浆机、注浆管、注浆软管和压力控制阀；所述注浆机与所述注浆软管之间设置有控制注浆压力的压力控制阀，所述注浆管设置在所述注浆圆孔内，所述注浆软管的末端延伸入所述注浆管内。
[0015]作为进一步的技术限定，所述热成像仪用于实时检测所述地层模拟系统的温度，并将实时检测结果传输到所述数据分析系统。
[0016]作为进一步的技术限定，所述收发电极为互不干扰的四根电极，所述四根电极均通过多芯的电缆与所述数据分析处理系统电连接；
[0017]具体的，所述收发电极通过数据分析系统中的程控式多路电极转换按钮将某量个电极设置为发射电极，其余两个电极为接收电极，发射电极发射电信号，接收电极接收视电阻率信号，可以实现数据的快速和自动采集，所述整排收发电极可以上下移动一个距离，程控式多路电极转换按钮是一种由微机控制的电极自动换接装置，它可以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。
[0018]进一步的，所述数据分析系统将所获取的实时数据生成注浆过程电信号图像，通过注浆前后的电信号图像的对比分析，分析温度对浆液扩散行为的影响。
[0019]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析方法，采用了第一方案中所提供的基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，采用如下技术方案：
[0020]一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析方法，包括：
[0021]调节地层模拟系统的温度；
[0022]待所调节温度恒定后，制作试验所需浆液；
[0023]获取注浆前地层模拟系统的电信号；
[0024]将所制作好的浆液以预设压力注入地层模拟系统中；
[0025]获取注浆后地层模拟系统的电信号；
[0026]对所获取的注浆前后地层模拟系统的电信号进行对比分析，如比对分析数据大小、位置坐标、电位差等参数，得到该温度条件下浆液的扩散范围；
[0027]改变地层模拟系统的温度，分别得到不同温度条件下浆液的扩散范围，分析所得到的不同温度条件下浆液的扩散范围，判断温度对浆液扩散行为的影响。
[0028]作为进一步的技术限定，在获取注浆前地层模拟系统的电信号的过程中，所述收发电极通过数据分析系统中的程控式多路电极转换按钮将某两个电极设置为发射电极，其余两个电极为接收电极，发射电极发射电信号，接收电极接收视电阻率信号，将所接收到的信号实时传输给数据分析系统，即得到注浆前地层模拟系统的电信号，所述整排收发电极可以上下移动一个距离。
[0029]作为进一步的技术限定，试验开始时，通过注浆系统向地层模拟系统中注入浆液，当发射电极所发出的电信号经过地层模拟系统和浆液，接收电极接收到不同的视电阻率信号，将所接收到的不同视电阻率信号实时传输给数据分析系统，通过程控式多路电极转换按钮多次改变发射电极和接收电极，即得到多组注浆后地层模拟系统的视电阻率信号。
[0030]作为进一步的技术限定，注浆后地层模拟系统的视电阻率值与注浆前地层模拟系统的视电阻率信号的时间差、波峰值均有差异，通过不同电极距的布设可采集到反映箱体
不同点、不同深度的视电阻率值，而视电阻率值即蕴含着各种地质体的分布信息，基于数据分析系统比较注浆前后不同点位视电阻率大小、位置的差异，绘制视电阻率
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扩散位置
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时间图像；通过迭代反演、分析比对不同温度下的视电阻率
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扩散位置
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时间图像，得到温度对浆液扩散范围的影响。
[0031]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0032](1)本公开中的装置能自动进行多种电极排列方式的扫描测量，可获得较丰富的地质信息；实现高温条件下注浆模拟操作，通过模拟不同恒温环境研究高温注浆的实时扩散行为，该装置模拟过程直观性强，易于操作。
[0033](2)本公开中的方法利用视电阻率迭代反演得到浆液扩散范围，数据处理过程快速准确，可实时记录分析浆液扩散行为，得到不同温度环境对浆液的影响，为实时检测浆液扩散行为提供可行性。
[0034](3)本系统通过电阻丝模拟注浆恒温条件，尽量减小温度变化造成的试验误差，与传统模拟方法相比，成本低，效率高，信息丰富，解释方便。
附图说明
[0035]构成本公开的一部分的说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，包括：地层模拟系统，包括试验箱体和土体介质，用于模拟土体介质注浆过程；注浆系统，通过设置在所述地层模拟系统表面的注浆圆孔与所述地层模拟系统连接；恒温控制系统，包括设置在所述地层模拟系统底部的恒温加热装置、均匀设置在土体介质内部的电阻丝以及分别设置在所述地层模拟系统不同侧面的温度控制阀和热成像仪；数据采集系统，采用设置在所述地层模拟系统的一侧的收发电极；数据分析系统，分别与所述注浆系统、所述恒温控制系统和所述数据采集系统电连接。2.如权利要求1中所述的一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，所述地层模拟系统包括试验箱体以及设置在所述试验箱体内的土体介质，用于对所述土体介质的注浆过程的承载模拟。3.如权利要求1中所述的一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，所述注浆系统包括注浆机、注浆管、注浆软管和压力控制阀；所述注浆机与所述注浆软管之间设置有控制注浆压力的压力控制阀，所述注浆管设置在所述注浆圆孔内，所述注浆软管的末端延伸入所述注浆管内。4.如权利要求1中所述的一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，所述热成像仪用于实时检测所述地层模拟系统的温度，并将实时检测结果传输到所述数据分析系统。5.如权利要求1中所述的一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，所述收发电极为互不干扰的四根电极，所述四根电极均通过多芯的电缆与所述数据分析处理系统电连接。6.如权利要求5中所述的一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析试验装置，其特征在于，所述数据分析系统将所获取的实时数据生成注浆过程电信号图像，通过注浆前后的电信号图像的对比分析，分析温度对浆液扩散行为的影响。7.一种基于电阻率检测的高温地层注浆扩散分析方法，其特征在于，包括：调节地层模拟系统的温度；待所调节温度恒定后，制作试验所需浆液；获取注浆前地层模拟系...

【专利技术属性】
技术研发人员：许振浩，韦仙松，潘东东，李轶惠，向航，徐为家，卜泽华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：