[發明專利]一種模擬巖溶管道涌水的注漿封堵試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201710566070.7
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107328897A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 張霄;劉建國;張慶松;李術才;左金鑫;匡偉;藍雄東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G09B25/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，包括管道系統、穩壓供水系統、注漿系統、數據采集與處理系統四部分；

所述的管路系統由透明有機玻璃管、金屬支架組成，所述有機玻璃管進口處通過高壓軟管與穩壓供水裝置相連，所述高壓軟管上設有流量閥；所述有機玻璃管出口處設有漿-水采集罐；所述有機玻璃管中部設有注漿孔，所述注漿孔通過高壓輸漿管與注漿系統相連；所述的數據采集與處理系統包括安裝在有機玻璃管上的用于監測水流壓力的壓力傳感器Ⅰ、用于監測動水流量的電磁流量傳感器Ⅱ、以及安裝在所述高壓輸漿管上用于監測漿液壓力的壓力傳感器Ⅲ；所述壓力傳感器Ⅰ、Ⅱ與電磁流量傳感器均與無紙記錄儀相連，所述無紙記錄儀能夠實時記錄管道內的壓力、流量的變化情況，且在注漿封堵過程中，通過高清攝像頭進行注漿過程中的圖像采集。

2.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述的穩壓供水裝置包括承壓水罐、增壓泵、輸水管和壓力控制儀，所述增壓泵通過輸水管與承壓水罐相連，所述壓力控制儀采集承壓水罐的壓力數值，通過數據線控制所述增壓泵的運行。

3.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述的注漿系統包括兩臺注漿泵、閥門和高壓輸漿管；所述的兩臺注漿泵通過高壓輸液管向有機玻璃管內注漿，所述的高壓輸液管上設有閥門。

4.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述有機玻璃管為透明材質，在試驗過程中實現了漿液與水流耦合作用的全過程可視。

5.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述有機玻璃管為模塊化設計，拆裝方面，可根據實際工程中巖溶管道的參數，對有機玻璃管的長度、直徑、彎曲程度和管內的沉積物進行更改替換。

6.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述有機玻璃管通過金屬支架支撐；所述金屬支架高度可調。

7.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述承壓水罐由不銹鋼材質制成，可承擔10MPa水壓力。

8.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述承壓水罐設有進水孔、出水孔和泄壓閥，所述進水孔通過耐壓軟管與增壓泵連接，所述的出水孔與有機玻璃管相連；在所述的承壓水罐上設有泄壓閥。

9.如權利要求1所述的一種模擬巖溶管道涌水注漿封堵的模型試驗裝置，其特征在于，所述壓力控制儀安置在承壓水罐壁上，其通過數據線與增壓泵相連；所述壓力控制儀實時監測承壓水罐水壓大小，控制增壓泵開啟與關閉，從而實現穩定壓力的水源供給。

10.一種可視化的巖溶管道涌水注漿封堵試驗方法，其特征在于，

在隧道及地下工程發生巖溶管道型涌水災害后，通過物探，鉆探方式并結合相關地質資料，確定巖溶管道的發育狀態，從而初步明確巖溶管道的平均直徑，彎曲狀態，傾斜角度和管道粗糙度，根據確定的基本參數按照一定相似比例進行縮小，制作有機玻璃管路，管路制作好后通過連接閥門連接完成管路系統，打開增壓泵，對壓力控制儀設定動水壓力值，調節流量閥，從而形成穩定的高流速的動水條件，選取確定不同的注漿壓力，注漿流量，注漿材料，雙液比例等參數，然后打開無紙記錄儀，調試各個水壓傳感器及流量傳感器，打開高清攝像頭進行圖像采集，打開雙液注漿泵進行注漿封堵試驗，注漿過程中無紙記錄儀器實時測量各傳感器數據，繪制壓力、流量等數據曲線，當漿液完全封堵巖溶管道后，測量漿—水采集罐內的漿液體積，根據實際注漿量，計算漿液留存率，完成實驗，通過試驗結果，對實際工程中注漿封堵方案設計及注漿參數確定提供準確的依據。