[發(fā)明專利]彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711077664.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107796929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳星欣;房敏安;馬宏偉;蔡奇鵬;郭力群;蘇世灼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/38
• 分類號(hào): G01N33/38;G01N15/08;G01M10/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司35204
• 代理人: 楊依展

1.彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括模型試驗(yàn)箱、地下水注入系統(tǒng)、低頻彈性波注漿系統(tǒng)、高頻漿液強(qiáng)化系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)；該模型試驗(yàn)箱具有周側(cè)壁和底壁，該周側(cè)壁下周緣和底壁外周緣密封固接在一起，該周側(cè)壁的兩側(cè)分別設(shè)有注水口和出水口，該模型試驗(yàn)箱內(nèi)填充含水層砂土用于模擬真實(shí)的含水介質(zhì)；該地下水注入系統(tǒng)設(shè)有與模型試驗(yàn)箱注水口相連的地下水注入管，用于將地下水注入模型試驗(yàn)箱，模擬真實(shí)的地下動(dòng)水條件；該低頻彈性波注漿系統(tǒng)插入模型試驗(yàn)箱內(nèi)的含水介質(zhì)中用于對(duì)模型試驗(yàn)箱內(nèi)的含水介質(zhì)注入水泥漿液；該高頻漿液強(qiáng)化系統(tǒng)設(shè)置在模型試驗(yàn)箱的含水介質(zhì)頂面用于加快含水介質(zhì)中水泥漿液的水化反應(yīng)，增強(qiáng)注漿效果；該量測(cè)系統(tǒng)包括多套量測(cè)小系統(tǒng)，該量測(cè)小系統(tǒng)與出水口相連，用于對(duì)含水介質(zhì)中漿液遷移情況以及漿液對(duì)地下水污染程度進(jìn)行量測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該周側(cè)壁具有左側(cè)壁和右側(cè)壁；該左側(cè)壁從上向下設(shè)有N排不同高度的注水口，每排有M個(gè)高度相等的注水口；該右側(cè)壁從上向下設(shè)有N排不同高度的出水口，每排有M個(gè)高度相等的出水口；該左側(cè)壁的注水口高度和右側(cè)壁的對(duì)應(yīng)排的出水口高度相等；該量測(cè)系統(tǒng)包括有N套的量測(cè)小系統(tǒng)，每套量測(cè)小系統(tǒng)與每排的M個(gè)出水口都通過(guò)硅膠管相連，用于對(duì)含水介質(zhì)中同一深度處的漿液遷移情況以及漿液對(duì)地下水污染程度進(jìn)行量測(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該地下水注入系統(tǒng)包括一儲(chǔ)水箱和N臺(tái)蠕動(dòng)泵；該每臺(tái)蠕動(dòng)泵通過(guò)M根硅膠管一端與模型試驗(yàn)箱左側(cè)壁的同一高度的M個(gè)注水口相連，M根硅膠管另一端與儲(chǔ)水箱相連，用于控制含水介質(zhì)中同一深度的滲流速度相同；該N臺(tái)蠕動(dòng)泵通過(guò)硅膠管分別與N排不同高度的地下水注入口相連，用于控制不同深度含水介質(zhì)的地下水流速。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該低頻彈性波注漿系統(tǒng)包括漿液攪拌箱、壓力泵、信號(hào)發(fā)生器、雙層結(jié)構(gòu)注漿管和壓電晶體激振片；該雙層結(jié)構(gòu)注漿管采用雙層的不銹鋼管結(jié)構(gòu)，在不銹鋼管的側(cè)壁和底部設(shè)置有一系列的注漿孔，在每相鄰兩個(gè)注漿孔之間的不銹鋼管的雙層管壁的內(nèi)部空間中粘貼壓電晶體激振片用于施加水平方向的低頻彈性波振動(dòng)；該雙層結(jié)構(gòu)注漿管通過(guò)管道與壓力泵、漿液攪拌箱依次相連；該壓電晶體激振片通過(guò)傳輸電纜與不銹鋼管外的信號(hào)發(fā)生器相連；該雙層結(jié)構(gòu)注漿管設(shè)置于模型試驗(yàn)箱中部用于對(duì)含水介質(zhì)注入漿液并施加低頻彈性波激勵(lì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該雙層結(jié)構(gòu)注漿管自上而下豎直插入含水介質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該高頻漿液強(qiáng)化系統(tǒng)包括高頻彈性波發(fā)生器和高頻彈性波換能器；該高頻彈性波發(fā)生器和高頻彈性波換能器通過(guò)信號(hào)傳輸電纜相連；該高頻彈性波換能器設(shè)置于模型試驗(yàn)箱頂部，施加垂直向下的高頻彈性波，用于加速水泥漿液的水化反應(yīng)，增強(qiáng)注漿止水效果。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該高頻彈性波換能器為圓餅型結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該量測(cè)小系統(tǒng)包括依次相連的樣品池系統(tǒng)、濁度計(jì)和漿液測(cè)試裝置；該樣品池系統(tǒng)設(shè)置在濁度計(jì)內(nèi)部，漿液自上至下流過(guò)樣品池系統(tǒng)；該濁度計(jì)用于對(duì)含水介質(zhì)中同一深度處的漿液對(duì)地下水污染程度進(jìn)行量測(cè)；該漿液測(cè)試裝置測(cè)定漿液的密度和體積用于評(píng)價(jià)同一深度流出的地下水中水泥顆粒的含量。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該樣品池系統(tǒng)包括樣品池、壓力傳感片、自動(dòng)控制閥門及和第一控制器；該樣品池底部依次與壓力傳感片、自動(dòng)控制閥門連接；該壓力傳感片用于測(cè)定樣品池底部壓力；該壓力傳感片和自動(dòng)控制閥門由第一控制器控制，根據(jù)壓力傳感片受到的壓力大小調(diào)節(jié)自動(dòng)控制閥門開(kāi)啟的角度，用于測(cè)試不同流速條件下的漿液濁度。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性波輔助水泥注漿止水模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：該漿液測(cè)試裝置包括圓形集液箱、時(shí)間控制電磁閥、液位計(jì)、密度計(jì)、第二控制器和廢液箱；該圓形集液箱為雙層結(jié)構(gòu)，上下層之間通過(guò)時(shí)間控制電磁閥進(jìn)行連通；該圓形集液箱下層結(jié)構(gòu)中設(shè)置有垂直方向的液位計(jì)和密度計(jì)，底部設(shè)置上述的時(shí)間控制電磁閥；該圓形集液箱下層結(jié)構(gòu)底部的時(shí)間控制電磁閥通過(guò)管路和廢液箱連接；該第二控制器通過(guò)信號(hào)傳輸線分別與圓形集液箱內(nèi)的液位計(jì)、密度計(jì)及兩個(gè)時(shí)間控制電磁閥連接，用于測(cè)定漿液體積和含量。