[發明專利]多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 201710801622.8
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107422083A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 蘇培莉;孫冠臨;方華強;李金華
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮亮

技術領域

本發明屬于裂隙注漿試驗技術領域，具體涉及一種多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置及方法。

背景技術

水害是地下工程施工中的主要自然災害之一，是妨礙地下工程建設和發展的主要問題，我國煤田分布廣，成煤時期多，賦存狀態差異性大，煤礦水文地質條件復雜，礦井在建設和生產過程中，地面水和地下水通過裂隙、斷層、塌陷區等各種通道涌入礦井，透水事故時有發生，注漿法作為一項實用性強、應用范圍廣的工程技術，已被廣泛的應用到煤礦、隧道、邊坡、橋梁等各個領域，已成為我國地下工程水害防治的一種重要方法。

為了研究注漿過程及注漿效果，采用室內可視化模擬裂隙注漿試驗法，如此，可以清楚地觀察注漿過程中漿液的擴散規律、擴散形態及范圍；注漿效果隨著注漿壓力、動水流速、裂隙傾角、裂隙結構表面粗糙度、漿液粘度時變性等因素的變化而變化，因此研制出能清晰反應注漿過程中各因素影響注漿效果的試驗平臺十分重要。如今，眾多專家學者都對裂隙動水注漿試驗平臺有不同的設計和改進，但很少有人考慮結構表面粗糙度的模擬，雖然有個別學者以0.5mm的沙礫來模擬粗糙的結構表面，但是這樣做不能有效的控制粗糙度，容易造成粗糙度不均勻；在真實環境下，新發育的裂隙和老裂隙的結構表面粗糙度肯定會有很大的差別，新發育裂隙由于水流沖刷時間短，所以結構表面粗糙度會比老裂隙更大，這必然會對注漿效果產生影響，但現有技術中還缺乏能夠模擬這種差別的裂隙注漿實驗室模擬裝置及方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構緊湊、設計新穎合理、實現方便且成本低、功能完備、裂隙注漿實驗室模擬的真實性好、實用性強、使用效果好、便于推廣使用的多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置，其特征在于：包括前后間隔設置的兩條軌道、能夠沿兩條軌道行走的試驗架、連接在所述試驗架上的裂隙模擬機構托架和連接在所述裂隙模擬機構托架上的裂隙模擬機構，以及注漿料混合桶、注漿泵、水泵、注漿料收集桶、數據采集器和與數據采集器相接的計算機；

所述試驗架包括間隔布設且能夠沿兩條軌道行走的四個軌道輪，每個所述軌道輪的頂部均設置有支撐桿，所述支撐桿上間隔設置有多個第一連接孔，所述支撐桿上套裝有桿板連接件，所述桿板連接件通過連接在第一連接孔中的螺栓與支撐桿固定連接，位于兩條軌道同一端的兩根支撐桿頂部之間均固定連接有縱向梁，兩根所述縱向梁之間固定連接有與縱向梁垂直的橫向梁，所述橫向梁的左端固定連接有滑輪組固定架，所述滑輪組固定架上安裝有滑輪組，所述滑輪組上連接有吊裝鐵鏈；

所述裂隙模擬機構托架包括板狀的托架本體，所述托架本體的底部四個角上均設置有支撐凸臺，所述支撐凸臺上設置有軸承孔，所述軸承孔內安裝有軸承，所述桿板連接件與軸承連接，所述托架本體的左側面上設置有吊裝板，所述吊裝板上設置有與吊裝鐵鏈連接的吊裝孔，所述托架本體寬度方向的兩側均設置有托架固定孔；

所述裂隙模擬機構包括下底板和上頂板，以及夾裝在下底板和上頂板之間的墊板；所述下底板的左端頂部固定連接有擋水板，所述下底板上嵌入安裝有位于擋水板旁側的水槽箱，所述下底板寬度方向的中間位置處設置有一排用于安裝壓力傳感器的壓力傳感器安裝孔，位于下底板左端的前兩個壓力傳感器安裝孔之間設置有注漿孔，所述注漿泵的注漿料入口通過第一漿料輸送管與注漿料混合桶的注漿料出口連接，所述注漿泵的注漿料出口通過第二漿料輸送管與注漿孔連接，所述下底板上位于壓力傳感器安裝孔的兩側均設置有多個下底板固定孔；所述上頂板寬度方向的中間位置處設置有一排用于安裝流速傳感器的流速傳感器安裝孔，位于上頂板最左端的流速傳感器安裝孔左側設置有用于將通過水泵加壓后的水注入水槽箱內的入水孔，所述水泵的入水口與水源連接，所述水泵的出水口通過輸水管與入水孔連接，所述上頂板上位于流速傳感器安裝孔的兩側均設置有多個上頂板固定孔；所述上頂板、墊板、下底板和托架本體通過依次連接到上頂板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔內的固定螺栓固定連接；所述注漿料收集桶放置在下底板右端下方的地面上；

所述壓力傳感器的輸出端和流速傳感器的輸出端均與數據采集器的輸入端連接，所述數據采集器的輸入端還接有用于對裂隙注漿模擬過程進行圖像采集的攝像頭，所述攝像頭懸掛設置在橫向梁的中部。

上述的多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置，其特征在于：所述下底板與墊板之間設置有粗糙度結構面模擬片。

上述的多功能裂隙注漿實驗室模擬裝置，其特征在于：所述粗糙度結構面模擬片由8～80目的砂紙制成。