[發明專利]一種模型試驗穩壓加水系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201410183117.8
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103926384A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 李術才;張霄;潘光明;張偉杰;李夢天;張連震;王倩;張章一;劉振國
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種模型試驗穩壓加水系統及其操作方法。

背景技術

目前我國隧道、礦山等地下工程建設過程中時常發生突水、突泥等地質災害，輕則延誤工期，重則造成大量的人員傷亡和經濟損失。目前多采用注漿加固的方法解決此類問題，效果明顯，但是突水、突泥災害事故依然頻發，究其原因在于目前注漿施工過多依賴于經驗性，缺乏科學、合理的理論指導，注漿理論的發展遠遠落后于工程實踐。

模型試驗方法可以比較全面真實地模擬復雜的地質構造，發現一些新的力學現象和規律，為建立新的理論和數學模型提供依據，是研究注漿理論的一種重要手段。

目前國內外已經進行了一些注漿模型試驗，取得了一定成果，但試驗多是在無水或者靜水條件下進行，與注漿工程多是在動水環境下進行的現狀不符，這也導致了研究成果具有較大的局限性，限制了注漿理論的發展。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種模型試驗穩壓加水系統及其操作方法，該系統通過在點源加水裝置內部填充相似材料并預埋入模型試驗臺架模擬地質工程儲、導水構造，可為注漿模型試驗提供穩定的動水環境，輸水過程中壓力、流量等重要指標均可實時監測、采集和顯示，根據反饋信息可實時調整輸水壓力、流量以滿足模型試驗要求。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種模型試驗穩壓加水系統，包括空壓機，空壓機通過輸氣管與穩壓儲輸水裝置相連，穩壓儲輸水裝置通過輸水管與流量監測儀、壓力變送器依次連接，壓力變送器連接點源加水裝置，穩壓儲輸水裝置通過加水管與增壓泵相連；點源加水裝置底部和外側均設置有出水孔。

所述穩壓儲輸水裝置包括腔體、承壓板和密封裝置，承壓板通過密封裝置固定于腔體上，所述腔體上設有輸氣閥、加水閥，輸氣閥連接輸氣管，加水閥連接加水管，所述承壓板上設有輸水閥，輸水閥與輸水管連接。

所述點源加水裝置，包括腔體、承壓板和密封裝置，承壓板通過密封裝置固定于腔體上，所述承壓板上設有加水閥。

所述密封裝置包括彈性墊，承壓板通過彈性墊固定于腔體上，彈性墊與腔體、彈性墊與承壓板之間的縫隙通過密封膠密封。

所述壓力變送器、流量監測儀通過數據傳輸線與計算機連接。

所述輸氣管上連接有限壓閥，其限壓范圍為0-1Mpa。

所述腔體為筒狀結構。

一種采用上述穩壓加水系統的操作方法，具體步驟包括：

(1)根據模型試驗所依托注漿工程儲、導水構造類型制備相似材料并加入點源加水裝置的腔體內，隨后將點源加水裝置預埋入模型試驗臺架；

(2)通過增壓泵向穩壓儲輸水裝置加入適量水，通過限壓閥設定輸水壓力，開啟空壓機，壓縮氣體通過輸氣管進入穩壓儲輸水裝置，壓送水進入輸水管，在此過程中利用支架保證穩壓儲輸水裝置的平衡；

(3)壓縮氣體壓送穩壓儲輸水裝置內的水通過輸水管進入點源加水裝置，隨后水滲入其腔體內填充材料，并通過裝置周邊和底部圓形出水孔進入模型試驗臺架，為下一步的模擬注漿工作提供穩定動水環境；在此過程中，輸水管線中設置的壓力變送器與流量監測儀將監測數據實時傳至計算機，實時顯示輸水壓力、流量信息，根據模型試驗的要求實時調整輸水壓力、流量。

本發明的有益效果為：

1.可為注漿模型試驗提供穩定的動水環境，改變目前注漿模型試驗多在無水或靜水條件下進行的現狀；

2.根據儲水構造類型，可將點源加水裝置放置在任意位置，模擬構造的空間結構；加水裝置剛度較大，不受外界影響，能夠為模型試驗連續供水。

3.設有限壓閥，根據所模擬實際地質工程含、導水構造水壓實際情況可在0～1Mpa范圍內任意設定輸水壓力，滿足模型試驗的要求；

4.設有壓力變送器與流量監測儀，采用16位高精度采集卡及最新的USB通訊方式監測采集輸水壓力、流量信息并可實時精確顯示，為實時調整輸水參數提供反饋信息；

5.設有由不銹鋼材料承壓板、橡膠墊和密封膠組成的密封裝置，保證穩壓儲輸水裝置的密封性。

附圖說明

圖1是本發明總體示意圖；

圖2是本發明穩壓儲輸水裝置正視圖；

圖3是本發明穩壓儲輸水裝置側視圖；

圖4是本發明穩壓儲輸水裝置俯視圖；

圖5是本發明點源加水裝置正視圖；

圖6是本發明點源加水裝置俯視圖。