[發(fā)明專利]模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗裝置及其試驗方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210558906.6
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103018152A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳偉;賀建清;戴習(xí)東;朱建群;王志斌;崔大田
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 宋向紅

1.一種模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗裝置，其特征在于：它包括底座，底座與安裝其上的圓筒形有機玻璃密封罩以及上蓋形成一個密封的周圍壓力室，圍壓管從底座一側(cè)穿過與周圍壓力室聯(lián)通，其外端與周圍壓力系統(tǒng)連接；圓柱形的巖土試樣固定于周圍壓力室的底座中心上，巖土試樣上、下面分別設(shè)有上透水石和下透水石，巖土試樣外面包裹有橡皮膜；上透水石上面設(shè)有加壓塞，加壓塞連接有傳力桿，傳力桿密封穿過上蓋中心與軸向加壓裝置連接，軸向加壓裝置安裝于反力架上；反壓力管從底座一側(cè)穿過進(jìn)入周圍壓力室后，再穿過加壓塞與上透水石連接，反壓力管的外端與反壓力系統(tǒng)連接；在巖土試樣軸心設(shè)有灌漿濾管，灌漿濾管上端封閉，下端于下透水石處與灌漿管聯(lián)通，巖土試樣與灌漿濾管處于密封環(huán)境；灌漿管從底座一側(cè)穿出依次與壓力傳感器、流量計、灌漿泵和漿桶連接，在壓力傳感器之前的灌漿管上設(shè)有管道接頭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗裝置，其特征在于：在所述圍壓管和反壓力管上設(shè)有閥門。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗裝置，其特征在于：在所述灌漿泵與流量計之間的灌漿管與漿桶通過一根短路管連接，短路管上設(shè)有閥門。

4.一種如權(quán)利要求1所述模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括如下順序的步驟：

（1）將巖土試樣與其軸心的灌漿濾管安裝在周圍壓力室的底座中心上，沿巖土試樣外壁長度方向均勻貼若干濾紙條后，再包裹橡皮膜；巖土試樣上、下面分別安裝上透水石和下透水石，橡皮膜與底座中心凸塊和上透水石用橡皮筋扎緊，使巖土試樣與灌漿濾管置于密封環(huán)境；安裝上蓋及有機玻璃密封罩后，將加壓塞壓住并固定巖土試樣與灌漿濾管；

（2）通過周圍壓力系統(tǒng)及圍壓管給巖土試樣周圍的周圍壓力室注滿水，并施加壓力c₃；

（3）若試驗設(shè)計不要求巖土試樣中有水壓力，則反壓力管接通大氣壓，若試驗設(shè)計要求巖土試樣中有水壓力存在，則通過反壓力系統(tǒng)及反壓力管給巖土試樣施加一定的水壓力P_w，并在試驗過程中保持穩(wěn)定；

（4）通過軸向加壓裝置、傳力桿和加壓塞給巖土試樣施加主應(yīng)力差Δc，則垂直方向的主應(yīng)力

（5）通過灌漿泵、灌漿管及灌漿濾管在一定灌漿壓力P作用下把一定水灰比的水泥漿液灌注入巖土試樣中，形成一定擴散半徑R的注漿體，漿液擴散半徑R小于巖土試樣半徑，同時通過壓力傳感器和流量計分別記錄相應(yīng)的灌漿壓力P和灌漿量V；

（6）卸去灌漿壓力，旋開管道接頭，斷開灌漿管與灌漿泵等其它設(shè)備的連接，在灌漿管與灌漿濾管內(nèi)插入沖水管沖洗里面的殘余漿液，14天以后，重新接通管道接頭，使灌漿管與灌漿泵等其它設(shè)備重新連接，通過灌漿泵、灌漿管及灌漿濾管在一定壓力P_w作用下向巖土試樣中壓水，待壓水呈穩(wěn)定狀態(tài)的流量Q，通過壓力傳感器與流量計分別記錄相應(yīng)的水壓力P_w與穩(wěn)定流量Q；

（7）根據(jù)達(dá)西定律與水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程SL31-2003，采用q=Q/L·P_w，計算巖土試樣的透水率；式中，q為試樣的透水率，單位是Lu；L為試樣的長度，單位是m；Q為穩(wěn)定流量，單位是L/min；P_w為試驗壓力，單位是Mpa；

（8）卸去軸向主應(yīng)力差Δc，通過軸向加壓裝置、傳力桿使加壓塞上移，然后通過周圍壓力系統(tǒng)卸去周圍的壓力c₃，通過圍壓管排除周圍壓力室內(nèi)的水，取出巖土試樣，測量漿液擴散半徑R；

（9）采用試驗設(shè)計安排中的不同的巖土試樣，采用不同的灌漿壓力、水灰比、軸向應(yīng)力c₁以及周圍壓力c₃，按照步驟（1）至步驟（8）重復(fù)進(jìn)行，將數(shù)據(jù)輸入計算機處理與分析，得出漿液擴散半徑與灌漿后透水率與介質(zhì)結(jié)構(gòu)即孔隙度和滲透系數(shù)，灌漿壓力，注漿時間，水灰比等參數(shù)在復(fù)雜應(yīng)力條件下的函數(shù)關(guān)系式。