[發(fā)明專利]測(cè)試注漿體滲流和凝固時(shí)間特性的試驗(yàn)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510536794.8
• 申請(qǐng)日: 2015-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN105181549B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡江春;王紅芳;楊子勝;郭志飚;王炯;劉曉陽;王碧蓉;郭乃勝;李晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N27/26
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,孫詩雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及注漿效果的電化學(xué)檢測(cè)問題，屬于巖土工程和電化學(xué)交叉領(lǐng)域。

背景技術(shù)

注漿是指把漿液壓送到巖土體的裂隙、斷層破碎帶或構(gòu)筑物本身的接縫、裂縫中的一種工程加固技術(shù)。通過注漿可以提高被注漿地層或建筑物的抗?jié)B性和整體性，改善巖土性能，保證巖土工程及構(gòu)筑物安全運(yùn)行。

由于注漿的作用是確保巖土層或建筑物的抗?jié)B性和整體性，因此對(duì)注漿效果的檢驗(yàn)也十分重要。注漿結(jié)束若干天后，通常要鉆一定數(shù)量的檢查孔，進(jìn)行壓水試驗(yàn)。通過對(duì)比注漿前后地層滲透系數(shù)和滲透流量的變化，對(duì)施工資料和壓水試驗(yàn)成果逐孔逐段分析，再與其他試驗(yàn)觀測(cè)資料一起綜合評(píng)定才能得出符合實(shí)際的質(zhì)量評(píng)價(jià)。檢測(cè)注漿效果的方法還有：工程地球物理勘探；采集巖心試驗(yàn)；大口徑鉆孔直接觀測(cè)；孔內(nèi)攝影或電視等。注漿效果檢測(cè)是注漿技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。以堵水為目的的注漿應(yīng)檢測(cè)注漿前后巖土體滲透性的變化、進(jìn)行比較和判斷，方法有注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)及潛望鏡、孔內(nèi)攝影等。以加固為目的的注漿，則可通過測(cè)定注漿前后受注巖土層的強(qiáng)度變化來判斷注漿效果。如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)及利用彈性波、電阻及放射性同位素的方法等。目前，注漿效果的檢測(cè)仍然是注漿技術(shù)中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)踐中還有很多問題有待于進(jìn)一步完善。

電化學(xué)阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy,簡(jiǎn)稱EIS）是給電化學(xué)系統(tǒng)施加連續(xù)變頻的小振幅的交流電勢(shì)波，測(cè)量交流電勢(shì)與電流信號(hào)的比值（此比值即為系統(tǒng)的阻抗）隨正弦波頻率ω的變化，或者是阻抗的相位角Φ隨ω的變化。進(jìn)而分析電極過程動(dòng)力學(xué)、雙電層和擴(kuò)散等，研究電極材料、固體電解質(zhì)、導(dǎo)電高分子以及腐蝕防護(hù)等機(jī)理。EIS對(duì)于表征地球深部物質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)以及電極界面性質(zhì)是一種比較新的而且是強(qiáng)有力的工具，它可以用來調(diào)查各種固體流體內(nèi)部以及界面離子電荷的束縛和移動(dòng)等動(dòng)力學(xué)性能。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電化學(xué)阻抗譜已經(jīng)在地球科學(xué)和巖土工程的領(lǐng)域中得到不同程度的應(yīng)用。

本試驗(yàn)系統(tǒng)是基于上述理論設(shè)計(jì)的檢測(cè)注漿質(zhì)量的一種新技術(shù)，并首先在室內(nèi)得到應(yīng)用，今后推廣到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中會(huì)節(jié)省大量的檢查孔造孔等費(fèi)用。室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)作為一種檢測(cè)檢驗(yàn)手段應(yīng)用在注漿質(zhì)量的檢查控制問題以及注漿體凝固時(shí)間上，可視為對(duì)現(xiàn)行注漿工程質(zhì)量檢查與控制體系的一種補(bǔ)充。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)試注漿體滲流和凝固時(shí)間特性的試驗(yàn)系統(tǒng)和方法，可以測(cè)試整個(gè)注漿過程以及在漿液滲凝的過程中樣品電化學(xué)信號(hào)的變化，通過電化學(xué)特征參數(shù)分析漿液滲凝的時(shí)間效應(yīng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種測(cè)試注漿體滲流和凝固時(shí)間特性的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括樣品滲透率測(cè)試裝置、注漿加壓裝置、注漿模擬裝置和電化學(xué)檢測(cè)裝置，所述滲透率測(cè)試裝置與注漿加壓裝置連接，注漿加壓裝置與注漿模擬裝置連接，注漿模擬裝置與電化學(xué)檢測(cè)裝置連接；

所述樣品滲透率測(cè)試裝置包括供水瓶、變水頭管和滲透儀，供水瓶的出水口分別連通變水頭管、滲透儀和注漿加壓裝置，變水頭管與滲透儀的進(jìn)水口相連通，變水頭管上設(shè)有測(cè)量水位高度的刻度，滲透儀的出水口與容器A相通；

所述注漿加壓裝置包括加壓轉(zhuǎn)換裝置，加壓轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)設(shè)有注漿漿液容器，加壓轉(zhuǎn)換裝置的其中一端通過管道與注漿模擬裝置密封連接，加壓轉(zhuǎn)換裝置的另外一端通過管道與供水瓶的出水口密封連通；注漿漿液容器與注漿模擬裝置密封聯(lián)通；

所述注漿模擬裝置包括實(shí)驗(yàn)桶，實(shí)驗(yàn)桶內(nèi)設(shè)有可變電極和固定電極，可變電極和固定電極與電化學(xué)檢測(cè)裝置連接，實(shí)驗(yàn)桶的進(jìn)水口與注漿漿液容器密封連通；

所述電化學(xué)檢測(cè)裝置包括電化學(xué)工作站和指示燈，電化學(xué)工作站分別與可變電極和固定電極連接，且電化學(xué)工作站與主機(jī)連接，主機(jī)與顯示器連接，可變電極和固定電極分別與指示燈連接。

所述注漿漿液容器與實(shí)驗(yàn)桶的進(jìn)水口的連通處位于加壓轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)。

所述供水瓶與變水頭管相連通的管道上設(shè)有進(jìn)水閥門，所述變水頭管與滲透儀相連通的管道上設(shè)有閥門A。

所述實(shí)驗(yàn)桶的出水口與容器B相通，且實(shí)驗(yàn)桶的出水口與容器B相連通的管道上設(shè)有閥門D。

所述加壓轉(zhuǎn)換裝置與供水瓶的出水口相連通的管道上設(shè)有閥門B。

所述注漿漿液容器與實(shí)驗(yàn)桶的進(jìn)水口相連通的管道上設(shè)有閥門C。

對(duì)注漿體滲流和凝固時(shí)間特性進(jìn)行測(cè)試的方法步驟如下：

（1）供水瓶中盛裝足夠量的水，打開進(jìn)水閥門，使變水頭管水位達(dá)到預(yù)定高度，滲透儀和試驗(yàn)桶中盛裝相同規(guī)格的試驗(yàn)樣品，然后通過滲透儀測(cè)試試驗(yàn)樣品的滲透率；