【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土与动水注浆，尤其涉及一种破碎岩体动水注浆模拟试验装置及其操作方法。
技术介绍
1、随着我国基础设施建设的蓬勃发展，大批交通隧道及地下城市空间工程正在或即将建设。我国复杂的水文和工程地质条件导致隧道在施工中面临诸多地质灾害，其中富水破碎岩体便是一种极为常见的不良地质条件。富水破碎岩体具有胶结差、强度低、受力变形不协调等特点，易失稳破坏形成地下水的良性通道，诱发突水涌泥灾害，造成工期延误与人员财产损失。注浆是提高破碎岩体胶结强度，预防突涌水发生的重要方法，然而现有技术的注浆模拟装置，采用抽水机直接注水，无法真实模拟实际水流状况，不能有效控制水头高度差(即水力梯度)，模拟试验效果不理想；同时，注浆工程隐蔽性强，存在注浆后浆液去向不明、注浆效果未知等技术难题，成为制约破碎岩体注浆治理的主要技术瓶颈。因此，亟需研发一种能够真实模拟实际水流状况和能够实时观测浆液渗流路径的试验装置及试验方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种破碎岩体动水注浆模拟试验装置及其操作方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
2、为实现上述目的，在一个方面，本专利技术提供了一种破碎岩体动水注浆模拟试验装置，包括进水箱、出水箱和碎石箱，所述碎石箱连接注浆机，所述进水箱连接注水装置，所述进水箱和所述出水箱分别位于所述碎石箱的两侧，所述进水箱、碎石箱和出水箱三者贯通，所述碎石箱与所述进水箱、所述出水箱之间均设有透水隔板；所述碎石箱至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置
3、上述结构旨在提出一种能够真实模拟实际水流状况的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，通过溢水软管控制水头差及水力梯度，代替传统的抽水机直接注入，使水流状况更加符合实际工程环境。
4、优选地，所述碎石箱至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置有高速摄像机，所述碎石箱内填充有破碎岩体模拟材料。
5、在前述结构技术上，将碎石箱设置为透明箱体，能够直观观测到碎石箱内的情况，便于实时观测浆液的扩散过程。
6、优选地，所述破碎岩体模拟材料为按比例混合的透明石和透明砂。
7、采用透明碎石箱、透明石及透明砂来模拟破碎岩体环境，与传统的砂石材料相比，更具有可视性。
8、优选地，所述高速摄像机设置有两个，分别位于所述碎石箱的透明箱体一侧和上方。使用两台高速摄像机分别从顶端及侧端实时记录浆液的扩散过程。
9、优选地，所述透水隔板上均匀分布有若干透水孔，且所述透水隔板的至少一侧包覆有无纺布。透水孔用于保证水流的均匀流动，无纺布则用于防止透明石和透明砂通过隔板进入进水箱和出水箱。
10、优选地，所述进水箱远离所述碎石箱的一侧开有与所述出水箱上相同数量的溢水软管，且所述进水箱上溢水软管的高度高于所述出水箱上溢水软管的高度。
11、在进水箱也设置多个溢水软管，便于通过堵塞和开通不同高度的溢水软管，来调节进水箱和出水箱的水头高度差，维持水力梯度的恒定水平。
12、优选地，相邻两所述溢水软管的高度差一致。
13、优选地，所述碎石箱内不同位置埋有多个应力传感器和多个电子流速机。电子流速计分别监测碎石箱前后端水流流速。
14、优选地，所述应力传感器和所述电子流速机信号连接有计算机。计算机记录各个应力传感器和电子流速机的流速和压力值以及变化规律，为试验后分析浆液的封堵效果和扩散规律提供数据支持。
15、在另一方面，本专利技术还提供了一种如前所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置的操作方法，包括以下步骤：
16、s1、向碎石箱内填充破碎岩体模拟材料；
17、s2、向进水箱中注水，并调节进水箱和出水箱的水头高度；
18、s3、向碎石箱中注浆，记录浆液的扩散过程，记录水流速度和压力变化值；
19、s4、分析浆液的封堵效果和扩散规律。
20、本专利技术破碎岩体动水注浆模拟试验装置及其操作方法所取得的有益效果为：与现有的注浆模拟装置相比，本专利技术通过溢水软管控制水头差及水力梯度，代替传统的抽水机直接注入，使水流状况更加符合实际工程环境；采用透明碎石箱、透明石及透明砂来模拟破碎岩体环境，与传统的砂石材料相比，更具有可视性，可以实时观测到浆液的扩散过程。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，包括进水箱(4)、出水箱(9)和碎石箱(6)，所述碎石箱(6)连接注浆机(1)，所述进水箱(4)连接注水装置(3)，所述进水箱(4)和所述出水箱(9)分别位于所述碎石箱(6)的两侧，所述进水箱(4)、碎石箱(6)和出水箱(9)三者贯通，所述碎石箱(6)与所述进水箱(4)、所述出水箱(9)之间均设有透水隔板(12)；所述碎石箱(6)至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置有摄像装置，所述碎石箱(6)内填充有破碎岩体模拟材料；所述进水箱(4)远离所述碎石箱(6)的一侧开有至少一个溢水软管(5)，所述出水箱(9)远离所述碎石箱(6)的一侧沿高度方向开有多个不同高度的溢水软管(5)。
2.根据权利要求1所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述碎石箱(6)至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置有高速摄像机(11)，所述碎石箱(6)内填充有破碎岩体模拟材料。
3.根据权利要求2所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述破碎岩体模拟材料为按比例混合的透明石(7)和透明砂(8)。
4.根据权利要求2
5.根据权利要求1所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述透水隔板(12)上均匀分布有若干透水孔(13)，且所述透水隔板(12)的至少一侧包覆有无纺布(14)。
6.根据权利要求1所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述进水箱(4)远离所述碎石箱(6)的一侧开有与所述出水箱(9)上相同数量的溢水软管(5)，且所述进水箱(4)上溢水软管(5)的高度高于所述出水箱(9)上溢水软管(5)的高度。
7.根据权利要求6所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，相邻两所述溢水软管(5)的高度差一致。
8.根据权利要求1所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述碎石箱(6)内不同位置埋有多个应力传感器和多个电子流速机。
9.根据权利要求8所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述应力传感器和所述电子流速机信号连接有计算机(10)。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，包括进水箱(4)、出水箱(9)和碎石箱(6)，所述碎石箱(6)连接注浆机(1)，所述进水箱(4)连接注水装置(3)，所述进水箱(4)和所述出水箱(9)分别位于所述碎石箱(6)的两侧，所述进水箱(4)、碎石箱(6)和出水箱(9)三者贯通，所述碎石箱(6)与所述进水箱(4)、所述出水箱(9)之间均设有透水隔板(12)；所述碎石箱(6)至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置有摄像装置，所述碎石箱(6)内填充有破碎岩体模拟材料；所述进水箱(4)远离所述碎石箱(6)的一侧开有至少一个溢水软管(5)，所述出水箱(9)远离所述碎石箱(6)的一侧沿高度方向开有多个不同高度的溢水软管(5)。
2.根据权利要求1所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述碎石箱(6)至少一侧为透明箱体，并在箱体外设置有高速摄像机(11)，所述碎石箱(6)内填充有破碎岩体模拟材料。
3.根据权利要求2所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于，所述破碎岩体模拟材料为按比例混合的透明石(7)和透明砂(8)。
4.根据权利要求2所述的破碎岩体动水注浆模拟试验装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀徽，李树忱，赵世森，万泽恩，毛家桦，邱凯，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。