基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统及方法，所述注浆系统包括透明的注浆舱，注浆系统，数据采集系统，围压系统和数据分析系统，所述数据采集系统包括位于所述注浆舱不同高度对应的横截面外周面的多个电极和与所述多个电极相连的电极转换装置，所述电极

【技术实现步骤摘要】
基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统及方法


[0001]本专利技术涉及注浆模拟试验领域，具体涉及基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着我国海洋领土主权意识的加强，岛礁礁体已成为我国发展海洋强国事业的战略要地
。
礁灰岩作为岛礁礁体主要组成部分，由于物质组成及发育环境特殊，具有表观多孔隙
、
结构疏松
、
颗粒形状不规则
、
孔隙率高
、
颗粒易破碎等特点，在工程建设中不可避免的遇到珊瑚礁灰岩注浆加固问题
。
目前已有许多公开的注浆模拟装置，但是仍存在一些不足，注浆完成后如需对试样进行力学性能检验，往往需要钻孔取芯等方式取出岩芯做成标准试件，工作繁杂且注浆效果无法准确测定；不能实时观察浆液在土体内的扩散情况，无法对注浆质量进行快速精确地检测的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统及方法，该方法采用电阻率法实时监测注浆过程中裂隙岩石内部浆液的扩散过程和注入情况，解决了现有技术中无法对注浆质量进行快速精确地检测的问题
。
[0004]本专利技术提供基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，所述注浆系统包括透明的注浆舱，注浆系统，数据采集系统，围压系统和数据分析系统；
[0005]所述注浆系统用于向注浆舱内注入浆液；
[0006]所述数据采集系统包括位于所述注浆舱不同高度对应的横截面外周面的多个电极和与所述多个电极相连的电极转换装置，所述电极
、
电极转换装置与电压电流测量装置通过电缆连接，用于测量不同横截面处的电阻率；
[0007]所述围压系统用于向注浆舱内的试样施加气体围压；
[0008]所述数据分析系统包括电压电流测量装置，与所述电压电流测量装置电连接的计算机和电源，所述电压电流测量装置用于控制供电电流频率
、
电流大小以及供电间隔时间，以获得单个电极测量组的电压或电流，并根据所述电压或电流得到电阻率，所述计算机用于通过所述电阻率，得到最终的电阻率成像，所述电源用于为所述电压电流测量装置供电
。
[0009]进一步地，所述注浆系统包括设置在注浆舱上方的注浆软管，所述注浆软管的另一端连接到注浆机上，所述注浆机上设置有压力控制阀，所述压力控制阀用于控制浆液流入注浆舱的速度
。
[0010]进一步地，所述注浆舱不同高度对应的横截面外周面分布有六个电极
。
[0011]进一步地，所述注浆舱不同高度对应的横截面外周面的各个电极之间的距离相同
。
[0012]进一步地，所述注浆舱的材质采用特级装甲聚碳酸酯
。
[0013]进一步地，所述围压系统包括设置在注浆舱上方的通气口和通气阀，所述通气阀
用于控制注入注浆舱中气体的压力大小
。
[0014]进一步地，所述注浆管和出浆口与注浆舱连接的位置均涂抹有凡士林
。
[0015]本专利技术还提供一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆方法，包括以下步骤：
[0016]将需要进行注浆实验的试样放置于注浆舱内；
[0017]将注浆舱上端通过注浆软管连接至注浆机；
[0018]将不同横截面的电极通过电缆连接到电压电流测量装置；
[0019]注浆试验开始前需要在注浆管及出浆口内涂抹凡士林后装上新拌混凝土；当达到试验预设压力后，开始渗透注浆过程，直至观察到浆液无法注入试样时，停止注浆；
[0020]利用所述电压电流测量装置测量同一横截面上的多组电阻率值，并对多组电阻率值求平均值，得到该横截面上的电阻率值，再根据不同横截面上测得的多组电阻率值，利用计算机，得到最终的电阻率成像
。
[0021]进一步地，所述电压电流测量装置每次需测同一横截面上的四个电极，其中包括两个供电电极和两个电位电极，其中所述两个供电电极供直流电，所述两个电位电极测量电位差并得到测量断面呈倒置的梯形形状，测量得到的数据按照下式进行计算，求各断面两组电阻率值的平均值，获得各断面的电阻率值，所述单位电阻率值的表达式如下所示：
[0022][0023][0024]式中：
ρ
s
为单位电阻率值，单位为
Ω
·
m
；
K
为装置系数，单位为
m
；
Δ
U
MN
为
MN
两点的电位差；
I
为电流；
AM、AN、BM
和
BN
表示不同电极之间的间距
。
[0025]进一步地，所述试验预设压力的大小为
0.25
～
0.35Mpa。
[0026]相比与现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0027]1、
本专利技术的系统能一次获得标准试样各个断面的电导率分布，而现有的系统一次测量往往只能获得一个剖面的电阻率值，便捷的得到浆液扩散过程，实现了对注浆质量快速精确地检测，而且由于电极布置的灵活性，便于自动化监测等优点，可以对注浆浆液扩散进行高分辨率的识别；
[0028]2、
本专利技术的方法中每个断面共六个电极，电极转换装置每次选择四个电极，将四个电极组合在一起，快速完成不同电极组合方式的剖面电阻率观测，通过电极向样本供电形成人工电场，其电场分布与样本电阻率分布密切相关，通过对不同部位电场的测量，了解样本视电阻率的分布，进而推断注浆情况，采用高密度电阻率法，具有成本低
、
效率高
、
速度快
、
信息丰富，施工简单等特点，且能生成直观
、
清晰的视电阻率分布图像，电极布设一次完成，可实现多种电极组合的测量，能自动进行断面内多种电极排列方式的扫描测量，从而获得较丰富的按样本注浆后导电性差异划分的注浆岩样断面结构特征
。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统平面布置图；
[0030]图2为本专利技术注浆舱区域俯视图；
[0031]图3为本专利技术电极分布及测量方式示意图；
[0032]附图标记：
1、
注浆管；
2、
注浆舱；
3、
电极；
4、
出浆口；
5、
电缆；
6、
电极转换装置；
7、
电压电流测量装置；
8、
计算机；
9、
电源；
10、
注浆软管；
11、
压力控制阀；
12、
注浆机；
13、
通气口；
14、
通气阀
。
具体实施方式
[0033]以下结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在于，所述注浆系统包括透明的注浆舱
(2)
，注浆系统，数据采集系统，围压系统和数据分析系统；所述注浆系统用于向注浆舱
(2)
内注入浆液；所述数据采集系统包括位于所述注浆舱
(2)
不同高度对应的横截面外周面的多个电极
(3)
和与所述多个电极
(3)
相连的电极转换装置
(6)
，所述电极
(3)、
电极转换装置
(6)
与电压电流测量装置
(7)
通过电缆
(5)
连接，用于测量不同横截面处的电阻率；所述围压系统用于向注浆舱
(2)
内的试样施加气体围压；所述数据分析系统包括电压电流测量装置
(7)
，与所述电压电流测量装置
(7)
电连接的计算机
(8)
和电源
(9)
，所述电压电流测量装置
(7)
用于控制供电电流频率
、
电流大小以及供电间隔时间，以获得单个电极
(3)
测量组的电压或电流，并根据所述电压或电流得到电阻率，所述计算机
(8)
用于通过所述电阻率，得到最终的电阻率成像，所述电源
(9)
用于为所述电压电流测量装置
(7)
供电
。2.
根据权利要求1所述的一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在于：所述注浆系统包括设置在注浆舱
(2)
上方的注浆软管
(10)
，所述注浆软管
(10)
的另一端连接到注浆机
(12)
上，所述注浆机
(12)
上设置有压力控制阀
(11)
，所述压力控制阀
(11)
用于控制浆液流入注浆舱
(2)
的速度
。3.
根据权利要求1所述的一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在于：所述注浆舱
(2)
不同高度对应的横截面外周面分布有六个电极
(3)。4.
根据权利要求1所述的一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在于：所述注浆舱
(2)
不同高度对应的横截面外周面的各个电极
(3)
之间的距离相同
。5.
根据权利要求1所述的一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在于：所述注浆舱
(2)
的材质采用特级装甲聚碳酸酯
。6.
根据权利要求1所述的一种基于高密度电阻率检测的标准试样舱注浆系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忆，杨春能，张金瑞，陶宇航，万子豪，李新平，
申请(专利权)人：武汉理工大学三亚科教创新园，
类型：发明
国别省市：