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

無(wú)效

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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深部巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種巖土體在不同應(yīng)力水平、不同水壓作用下的灌漿試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，主要用于解決深部巖土工程領(lǐng)域中由于復(fù)雜應(yīng)力和地下水壓力耦合作用下巖土體灌漿工程中漿液擴(kuò)散半徑與灌漿后結(jié)石體滲透系數(shù)值，及其與巖土體介質(zhì)結(jié)構(gòu)、灌漿壓力、灌漿時(shí)間、水灰比，漿液粘度等參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系的研究。

背景技術(shù)

漿液擴(kuò)散半徑與灌漿后結(jié)石體滲透系數(shù)是反映灌漿效果的重要指標(biāo)，它直接影響灌漿孔孔距的布置與防滲加固效果，不僅受到巖土體介質(zhì)結(jié)構(gòu)、灌漿壓力、注漿時(shí)間、水灰比，漿液粘度等不同程度的影響，還要考慮巖土體受不同應(yīng)力水平、不同水壓作用的影響，是國(guó)際巖土體防滲加固的熱門課題之一，也是核廢料地下處置、地下能源儲(chǔ)存、地下二氧化碳儲(chǔ)存、地?zé)衢_發(fā)、石油開采、水利水電，核電、邊坡、銅室等眾多與灌漿工程相關(guān)巖石工程的最基礎(chǔ)性研究課題。若灌漿失敗，則不僅浪費(fèi)大量的人力物力，且會(huì)危及人員財(cái)產(chǎn)安全，污染環(huán)境與地下水資源等。目前，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)投入的人力物力大，且僅是為現(xiàn)場(chǎng)施工提供試探性的定性試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)極少，遠(yuǎn)不能全面研究；室內(nèi)試驗(yàn)多是利用臨時(shí)拼湊的設(shè)備做一些簡(jiǎn)單的研究，很不成熟，人工操作，功能單一，且沒有考慮復(fù)雜應(yīng)力的影響等，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的缺乏（特別是全面、綜合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)）不僅限制了巖土體灌漿理論體系的發(fā)展，而且嚴(yán)重制約了巖土體介質(zhì)中固、液、氣相互作用與多場(chǎng)藕合的灌漿模型以及巖土體灌漿理論的發(fā)展以及預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。故亟需一種模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗(yàn)的裝置及其試驗(yàn)方法，來有效地填補(bǔ)這方面的空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種對(duì)巖土體在不同應(yīng)力水平、不同水壓作用下，漿液擴(kuò)散半徑與灌漿后結(jié)石體滲透系數(shù)及其與相關(guān)灌漿參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)裝置，以克服己有技術(shù)中存在的不考慮試樣復(fù)雜應(yīng)力水平，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、可靠性低、試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度低、使用不便，功能單一，花費(fèi)大等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：該模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗(yàn)裝置，它包括底座，底座與安裝其上的圓筒形有機(jī)玻璃密封罩以及上蓋形成一個(gè)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(jì)、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。

更進(jìn)一步，為便于控制，在所述圍壓管和反壓力管上設(shè)有閥門。

在所述灌漿泵與流量計(jì)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。當(dāng)打開短路管上的閥門時(shí)，多余的漿液回流到漿桶中。

本發(fā)明的目的之二在于提供上述模擬復(fù)雜應(yīng)力作用下室內(nèi)灌漿試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，該方法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(zhǎng)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(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)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(yàn)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(kuò)散半徑R的注漿體，漿液擴(kuò)散半徑R小于巖土試樣半徑，同時(shí)通過壓力傳感器和流量計(jì)分別記錄相應(yīng)的灌漿壓力P和灌漿量V；