【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及堤坝加固，尤其涉及土质堤坝透水区域防渗性能增强设备与方法。
技术介绍
1、堤坝是抵御洪涝灾害的重要防线，更是保障人民生命财产安全的生命线。然而，施工期间的不良填筑、植物生长留下的腐烂根系、动物活动形成的蚁道巢穴等均会成为堤坝的软弱透水区域。在汛期水位抬升后，这些软弱透水区域极易发展为渗漏通道，危及堤坝安全。因此，对于堤坝透水区域，需要进行及时有效地处理，提高其防渗性能。
2、目前常用的防渗性能提升方法多为浇筑防渗墙、注浆等施工手段，如专利cn202321472661.5公开了一种高压旋喷桩防渗墙结构，专利cn202110847263.6公开了一种用于堤坝防渗帷幕修建的灌浆设备；专利cn201910760855.7公开了一种自凝灰浆及其堤坝防渗加固方法。但当前防渗性能加固方法均存在耗费较大、施工时间较长且不易预测、成本高等、针对性差等短板。
3、为了解决上述问题，本专利技术提出土质堤坝透水区域防渗性能增强设备与方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出土质堤坝透水区域防渗性能增强设备与方法以解决
技术介绍
中所提出的问题：
2、当前防渗性能加固方法均存在耗费较大、施工时间较长且不易预测、成本高、针对性差等问题。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
4、土质堤坝透水区域防渗性能增强设备与方法，包括：材料相变釜、加热保温输送管、泵送装置、注浆装置；
5、所述材料相变釜为筒式结构，用
6、所述加热保温输送管用于确保相变材料以液体形式输送，包括内层、加热线、温控器、保温层、绝缘套；
7、所述泵送装置用于为相变材料传输提供动力,包括螺杆式泵送机和辅热装置；
8、所述注浆装置用于进行注浆，包括花管注浆头和密封装置。
9、优选地，所述材料相变釜中的多层筒体用于进行材料存储和相变；所述多层筒体从最内侧向最外侧依次为生热层、隔热层1、结构层和隔热层2；
10、所述生热层由铁质材料制成，厚度为0.2mm～2mm；所述隔热层1由气凝胶材料制成，用于防止生热层热量散失；所述结构层为材料相变釜骨架，内部敷设电磁线圈，所述电磁线圈为云母高温线，缠绕在所述隔热层1的侧面和底部；所述隔热层2由硬质塑料材料制成，为多层筒体筒体的外壳，用于保护内部结构；
11、所述温控模块用于对材料相变釜加热温度进行控制，包括电磁线圈、整流器、温度传感器和控制模块；所述电磁线圈为材料相变釜结构层中敷设的线圈，其结构为铜芯线、外部为耐高温玻璃纤维套管，所述铜芯线和所述耐高温玻璃纤维套管间填充云母和硅胶；所述整流器用于将常规市电转为高频高压电，再传输给电磁线圈；所述温度传感器安装在所述材料相变釜内部，用于监测内部相变材料温度；所述控制模块基于设定的温度和所述温度传感器监测回传的数据控制整流器工作，以控制加热温度；
12、所述搅拌模块用于将熔化为液态的相变材料混合均匀，包括升降台、电机、传动杆和分散盘；所述电机安装在升降台顶部，所述传动杆连接电机和分散盘；所述升降台控制升降实现分散盘抬起、落入材料相变釜的动作；所述电机转动带动分散盘旋转，实现搅拌功能；
13、所述闸阀安装在材料相变釜侧壁底部，用于控制材料的传输；所述闸阀一端连接材料相变釜、另一端连接加热保温输送管。
14、优选地，所述加热保温输送管的内层为不锈钢丝编制而成的软管；所述加热线为镍铬合金，通电后产生热量；所述温控器包括测温探头和加热模块，所述测温探头安装在内层，用于监测设备内部流体温度，所述加热模块连接加热线，利用电阻丝加热原理进行加热；所述保温层具有隔热保温功能，防止内部热量散失；所述绝缘套为阻燃绝缘材料。
15、优选地，所述螺杆式泵送机进出口均与加热保温输送管连接，所述螺杆式泵送机包括密封舱、转子和传动模块；所述密封舱内部为螺旋腔结构；所述转子为螺旋杆件，安装于密封舱内部螺旋腔内；所述传动模块连接转子，为转子转动提供动力；
16、所述辅热装置通过两种方式对两个不同部位进行加热：
17、第一种：辅热装置的感应线圈缠绕于密封舱外部，通过感应加热使密封舱内部生热；
18、第二种：电加热杆件置于转子内部，通电后产生电阻丝热量，密封舱内部设有温度感应模块，用于反馈温度；
19、所述密封舱和转子均含有铁质材料层。
20、优选地，所述花管注浆头使浆液通过侧壁小孔流出，以此均匀加固软弱夹层区域，所述花管注浆头安装于加热保温输送管端部，为铜质结构，所述花管注浆头端头密封，侧壁开有小孔；所述密封装置包括气囊和充放气模块；所述气囊为环状，安装于加热保温输送管上，且距离花管注浆头一定距离；所述充放气模块用于对气囊进行充气和放气。
21、土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，包括如下步骤：
22、s1：基于物理探测方法获取堤坝软弱夹层区域位置，防渗加固孔位沿堤坝纵轴向设置，并覆盖整个软弱区域的范围，其中，孔位间距不大于5倍孔径；
23、s2：使用钻机成孔，首次钻孔深度超过软弱夹层底部一定距离；
24、s3：组装堤坝透水区域防渗性能增强设备，依次连接相变材料反应釜的闸阀、加热保温输送管、泵送装置、加热保温输送管、注浆装置；
25、s4：将花管注浆头置于钻机成孔底部，向密封装置内充气，使密封装置紧密与孔贴合，形成密闭空间；
26、s5：将复合相变材料放置于相变材料反应釜内，并启动相变材料反应釜，使复合相变材料熔化为液态并搅拌均匀；
27、s6：预热加热保温输送管和泵送装置，并设置预热温度为150℃～200℃；
28、s7：启动泵送装置进行0压注浆，监测随着浆液注入逐步升高的泵送压力，当压力升至0.5mpa或压力陡然增大数倍时，停止泵送；
29、s8：密封装置抽气，提升注浆装置，提升高度至不高于2倍的花管注浆头高度，重复步骤s4～s7，直至花管注浆头提升至软弱夹层上边缘；
30、s9：开始下一孔位注浆，注浆过程同s2～s8。
31、优选地，所述s2中，所述距离不小于花管注浆头高度。
32、优选地，所述s5中，所述复合相变材料包括相变材料和表面改性剂、苯酚聚合物、交联剂、增韧剂和发泡剂，所述相变材料包括石蜡、松香、硬脂酸，所述表面改性剂为十二烷基磺酸钠；所述相变材料按照3:2:0.5的质量比例称取，再将相变材料与表面改性剂按照20:1的比例混合，再称取质量分数为7.5％的苯酚聚合物、质量分数为2.7％的交联剂、质量分数为3.4％的增韧剂和质量分数为0.9％的发泡剂，添加入相变材料反应釜，设定加热温度为200℃进行熔化。
33、优选地，所述s5中，基于软件拟合复合相变材料制备的浆液内部黏性黏连度，计算软弱区域的渗透参数α：
34、
【技术保护点】
1.土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，包括：材料相变釜、加热保温输送管、泵送装置、注浆装置；
2.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述材料相变釜中的多层筒体用于进行材料存储和相变；所述多层筒体从最内侧向最外侧依次为生热层、隔热层1、结构层和隔热层2；
3.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述加热保温输送管的内层为不锈钢丝编制而成的软管；所述加热线为镍铬合金，通电后产生热量；所述温控器包括测温探头和加热模块，所述测温探头安装在内层，用于监测设备内部流体温度，所述加热模块连接加热线，利用电阻丝加热原理进行加热；所述保温层具有隔热保温功能，防止内部热量散失；所述绝缘套为阻燃绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述螺杆式泵送机进出口均与加热保温输送管连接，所述螺杆式泵送机包括密封舱、转子和传动模块；所述密封舱内部为螺旋腔结构；所述转子为螺旋杆件，安装于密封舱内部螺旋腔内；所述传动模块连接转子，为转子转动提供动力；
5
6.根据权利要求1-5任一所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，其特征在于，所述S2中，所述距离不小于花管注浆头高度。
8.根据权利要求6所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，其特征在于，所述S5中，所述复合相变材料包括相变材料和表面改性剂、苯酚聚合物、交联剂、增韧剂和发泡剂，所述相变材料包括石蜡、松香、硬脂酸，所述表面改性剂为十二烷基磺酸钠；所述相变材料按照3:2:0.5的质量比例称取，再将相变材料与表面改性剂按照20:1的比例混合，再称取质量分数为7.5％的苯酚聚合物、质量分数为2.7％的交联剂、质量分数为3.4％的增韧剂和质量分数为0.9％的发泡剂，添加入相变材料反应釜，设定加热温度为200℃进行熔化。
9.根据权利要求8所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，其特征在于，所述S5中，基于软件拟合复合相变材料制备的浆液内部黏性黏连度，计算软弱区域的渗透参数α：
10.根据权利要求6所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强方法，其特征在于，所述S1～S9的注浆过程中，相变材料反应釜、加热保温输送管、泵送装置均保持加热持温状态。
...【技术特征摘要】
1.土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，包括：材料相变釜、加热保温输送管、泵送装置、注浆装置；
2.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述材料相变釜中的多层筒体用于进行材料存储和相变；所述多层筒体从最内侧向最外侧依次为生热层、隔热层1、结构层和隔热层2；
3.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述加热保温输送管的内层为不锈钢丝编制而成的软管；所述加热线为镍铬合金，通电后产生热量；所述温控器包括测温探头和加热模块，所述测温探头安装在内层，用于监测设备内部流体温度，所述加热模块连接加热线，利用电阻丝加热原理进行加热；所述保温层具有隔热保温功能，防止内部热量散失；所述绝缘套为阻燃绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述螺杆式泵送机进出口均与加热保温输送管连接，所述螺杆式泵送机包括密封舱、转子和传动模块；所述密封舱内部为螺旋腔结构；所述转子为螺旋杆件，安装于密封舱内部螺旋腔内；所述传动模块连接转子，为转子转动提供动力；
5.根据权利要求1所述的土质堤坝透水区域防渗性能增强设备，其特征在于，所述花管注浆头使浆液通过侧壁小孔流出，以此均匀加固软弱夹层区域，所述花管注浆头安装于加热保温输送管端部，为铜质结构，所述花管注浆头端头密封，侧壁开有小孔；所述密封...
【专利技术属性】
技术研发人员：张盛行，汤雷，喻江，官福海，李坡，刘决丁，占其兵，王玉磊，栾品之，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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