一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法，包括：注浆装置和注水装置分别通过压力控制阀和水压控制阀调节注浆压力和注水速度；试验装置内，试验箱体装载土体介质，土体介质中放置衬砌，在试验箱体连接注水装置和注浆装置；根据不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的衬砌压力和浆液扩散图，进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟，以及动水条件下不同注水速度的浆液扩散的模拟。结合衬砌压力和实时浆液扩散点云图，实现注浆浆液可视化模拟和衬砌所受压力的动态检测。液可视化模拟和衬砌所受压力的动态检测。液可视化模拟和衬砌所受压力的动态检测。

【技术实现步骤摘要】
一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及注浆模拟试验
，特别是涉及一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在地下工程中可能会遇到不同地质灾害，如突水突泥、断层等不良地质灾害。注浆是地下工程常见的地质改良方法，可以增大土体承载力，有效解决突涌水灾害，但是由于注浆过程的隐蔽性，浆液在地下扩散的过程以及浆液的渗透程度不能够被掌握，在实际工程应用中无法得出准确的结果。
[0004]注浆过程中，土体产生挤压，从而给构筑物产生一定的压力，可能会引起地下构筑物变形、偏位，严重情况可能导致地下构筑物破坏；为了保护构筑物安全，现场施工采用隔断法、土体加固、基础托换或加固构筑物。现有研究采用数值模拟方法研究注浆对地下构筑物影响，但是很少涉及注浆对地下构筑物影响实时监测。
[0005]注浆封堵是一个复杂隐蔽的工程，浆液注入土体后的扩散过程和规律难以直接观察，同时地下深部土体、岩体结构复杂，也无法准确得到浆液对地层中的衬砌的影响，对注浆效果评估较为繁琐，给注浆设计和施工带来一定难度。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法，提出地下既有构筑物的注浆浆液扩散的模拟方法及动水条件下的注浆浆液扩散的模拟方法，结合衬砌压力和实时浆液扩散点云图，实现注浆浆液可视化模拟和衬砌所受压力的动态检测，检测浆液在土体介质中的扩散情况。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，包括：注浆装置、注水装置、试验装置、数据获取装置和数据分析装置；
[0009]所述注浆装置和注水装置均与实验装置连接，并分别通过压力控制阀和水压控制阀调节注浆压力和注水速度；
[0010]所述试验装置包括试验箱体、土体介质、衬砌和控压箱；试验箱体内装载土体介质，土体介质中放置用于模拟地下既有构筑物的衬砌，在试验箱体的两侧设有控压箱，其中一侧的控压箱连接注水装置，在试验箱体的顶部连接注浆装置；
[0011]所述数据获取装置用于采集不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的衬砌压力和浆液扩散图；
[0012]所述数据分析装置用于根据不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的衬砌压力和浆液扩散图，进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟，以及动水条件下不同注水速度的
浆液扩散的模拟。
[0013]作为可选择的实施方式，所述注浆装置包括注浆机，所述注浆机通过注浆管与试验箱体连接，在试验箱体的顶部预留注浆圆孔，注浆管通过注浆圆孔插入土体介质中；所述注浆机上设有压力控制阀，以通过压力控制阀调节注浆压力。
[0014]作为可选择的实施方式，所述数据分析装置用于根据不同时刻、不同注浆压力下的衬砌压力和浆液扩散图，得到不同注浆压力下的衬砌压力
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时间图像和浆液位置
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时间
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三维坐标图像，以进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟。
[0015]作为可选择的实施方式，在衬砌表面设有压力传感器，用于采集注浆时的衬砌压力。
[0016]作为可选择的实施方式，所述注水装置包括水箱，所述水箱通过注水管连接试验装置，在注水管上设有水压控制阀，以通过水压控制阀控制注水速度。
[0017]作为可选择的实施方式，在试验箱体的两侧设有孔洞，且在试验箱体的两侧连接控压箱，其中一侧的控压箱通过注水管连接水箱，在连接水箱一侧的控压箱和试验箱体之间设有挡水板。
[0018]作为可选择的实施方式，通过水压控制阀控制注水速度，使水箱中的水输送至一侧的控压箱，当一侧的控压箱注满水后，抽出挡水板，使水通过孔洞渗透进土体介质中，直至水从另一侧的控压箱流出，以模拟动水条件下的注浆浆液扩散情况。
[0019]作为可选择的实施方式，所述数据分析装置用于根据不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的浆液扩散图，得到不同注水速度下的浆液位置
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时间
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三维坐标图像，以进行动水条件下不同注水速度的浆液扩散的模拟。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验方法，采用第一方面所述的试验装置，包括：
[0021]通过压力控制阀调节注浆压力，并在注浆压力下将预先配置的浆液通过注浆管注入到土体介质中；
[0022]在土体介质中，浆液扩散并挤密土体以对衬砌产生压力，由压力传感器采集衬砌压力，并采用扫描仪得到不同时刻的浆液扩散图；
[0023]根据不同时刻、不同注浆压力下的衬砌压力和浆液扩散图，得到不同注浆压力下的衬砌压力
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时间图像和浆液位置
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时间
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三维坐标图像，以进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟。
[0024]第三方面，本专利技术提供一种动水条件下地层注浆对隧道结构扰动监测的试验方法，采用第一方面所述的试验装置，包括：
[0025]通过水压控制阀控制注水速度，使水箱中的水输送至一侧的控压箱，当一侧的控压箱注满水后，抽出挡水板，使水通过孔洞渗透进土体介质中，直至水从另一侧的控压箱流出，以模拟动水地层；
[0026]通过压力控制阀调节注浆压力，并在注浆压力下将预先配置的浆液通过注浆管注入到动水地层中；
[0027]采用扫描仪得到不同时刻的浆液扩散图；
[0028]根据不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的浆液扩散图，得到不同注水速度下的浆液位置
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时间
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三维坐标图像，以进行动水条件下不同注水速度的浆液扩散的模拟。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术提出一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，提出地下既有构筑物的注浆浆液扩散模拟方法及动水条件下的注浆浆液扩散模拟方法，结合衬砌压力和实时浆液扩散点云图，实现注浆浆液可视化模拟和衬砌所受压力的动态检测，检测浆液在土体介质中的扩散情况，为注浆工程提供一定思路。
[0031]本专利技术提出一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法，在注浆过程中，根据衬砌周围的压力传感器数据变化，得到注浆压力对土体衬砌的影响，且通过实时采集衬砌压力，利用衬砌压力和浆液扩散点云图，呈现浆液扩散动态模拟。
[0032]本专利技术提出一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置及方法，实现动水条件下注浆的可视化，实时记录分析浆液扩散行为，实现动水注浆浆液动态模拟。
[0033]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，包括：注浆装置、注水装置、试验装置、数据获取装置和数据分析装置；所述注浆装置和注水装置均与实验装置连接，并分别通过压力控制阀和水压控制阀调节注浆压力和注水速度；所述试验装置包括试验箱体、土体介质、衬砌和控压箱；试验箱体内装载土体介质，土体介质中放置用于模拟地下既有构筑物的衬砌，在试验箱体的两侧设有控压箱，其中一侧的控压箱连接注水装置，在试验箱体的顶部连接注浆装置；所述数据获取装置用于采集不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的衬砌压力和浆液扩散图；所述数据分析装置用于根据不同时刻、不同注浆压力、不同注水速度下的衬砌压力和浆液扩散图，进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟，以及动水条件下不同注水速度的浆液扩散的模拟。2.如权利要求1所述的一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，所述注浆装置包括注浆机，所述注浆机通过注浆管与试验箱体连接，在试验箱体的顶部预留注浆圆孔，注浆管通过注浆圆孔插入土体介质中；所述注浆机上设有压力控制阀，以通过压力控制阀调节注浆压力。3.如权利要求1所述的一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，所述数据分析装置用于根据不同时刻、不同注浆压力下的衬砌压力和浆液扩散图，得到不同注浆压力下的衬砌压力
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时间图像和浆液位置
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时间
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三维坐标图像，以进行不同注浆压力下浆液扩散的模拟。4.如权利要求1所述的一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，在衬砌表面设有压力传感器，用于采集注浆时的衬砌压力。5.如权利要求1所述的一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，所述注水装置包括水箱，所述水箱通过注水管连接试验装置，在注水管上设有水压控制阀，以通过水压控制阀控制注水速度。6.如权利要求5所述的一种地层注浆对隧道结构扰动监测的试验装置，其特征在于，在试验箱体的两侧设有孔洞，且在试验箱体的两侧连接控压箱，其中一侧的控压箱通过注水管连接水箱，在连接水箱一侧的控压箱和试验箱体之间设有挡水板。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘东东，韦仙松，李轶惠，徐为家，张一驰，卜泽华，许振浩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：