[發明專利]表征注漿過程中擴散壓力微觀機理的實驗裝置和實驗方法

在審

• 申請號: 201810022533.8
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108204935A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 周子龍;杜雪明;陳釗;臧海智;吳小流;蔡鑫;周旺;潘欽生
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄒劍峰

本發明公開了一種表征注漿過程中擴散壓力微觀機理的實驗裝置和實驗方法，包括內部分段填裝有不同粒徑的充填介質的實驗管，所述實驗管一端通過注漿管道與注漿設備系統連通，另一端通過導流管連接滲濾液收集杯；不同粒徑充填介質所在的實驗管上分別設有測試點，所述測試點設有可打開的取樣管，用于對實驗管內部的充填介質取樣測定孔隙度；所述測試點還連通設有三通管，所述三通管一端連通實驗管內腔，一端設置壓力傳感器，一端通過集流閥連通至分段滲濾液收集杯。本發明是一種通過控制注漿參數(注漿壓力、漿液粘度、注漿時間)，測定滲濾液的特性、充填介質的孔隙度和各測點的擴散壓力來研究漿液在多孔隙介質擴散過程中壓力變化微觀機理的實驗裝置和實驗方法。

技術領域

本發明涉及一種表征注漿過程中擴散壓力微觀機理的實驗裝置和實驗方法。

背景技術

近年來，我國的高速公路迅猛發展，截止到2013年12月，我國高速公路總里程已突破10萬公里。然而在高速公路高速發展的同時，高速公路上的工程災害也在不斷涌現，如路基變形，路基沉陷以及坍塌等不良現象。傳統的公路路面找平處治方式沒有從源頭上根除工程災害；路基開挖治理方式，雖然可以從根本上解決路基災害問題，但是成本消耗過高。由此看來注漿技術是處理高速公路工程災害的最具有優勢的治理方法。

漿液在多孔介質擴散過程中，由于注漿工程的隱蔽性，很難通過其他注漿參數來衡量注漿效果的好壞，目前最常用的是通過注漿源頭的注漿壓力和注漿量的大小來度量漿液充填的效果。這主要是由于隨著漿液不斷被充填到多孔介質中，會造成多孔介質的孔隙度減小，從而使得多孔介質的孔隙無法容納后續源源不斷的漿液，而外界注漿泵具有恒定的功率(提供恒定注漿流量)，此時注漿泵處的壓力會逐漸升高。但是注漿壓力增加到什么程度才對應最佳的注漿效果難以確定。

在工程實踐中，一般根據經驗來確定注漿結束時的注漿壓力，一般取值為0.5MPa-1MPa。這使得注漿結束壓力和注漿量沒有具體的評判標準，使得注漿效果的評定具有很大的不確定性。若注漿結束壓力設定值較小，會使得漿液擴散不到所需加固的區域或者加固強度不夠；若注漿結束壓力設定值過大，會使得土體應變過大，從而使得土體新產生的裂隙與原有的裂隙連通，造成漿液沿著原有的裂隙向不需要加固的地方流動，這在一定程度會造成不必要的浪費以及環境污染。因此，研究在不同注漿參數下漿液在多孔介質中擴散壓力變化的微觀機理對注漿理論的發展具有重大的意義，也會給注漿工程設計提供技術支撐。

然而，由于多孔介質的濾過效應和水泥漿液流體特性的影響，使得漿液擴散壓力的變化規律變得更復雜。為此，大量學者對此開展了研究，如申請號為200610021638.9的中國專利文件公開的一種注漿擴散測試裝置，申請號為201410805907.5的中國專利文件公開的一種巖土體中注漿漿液擴散范圍測控方法，但是這些方法均不能從滲濾液流體特性和孔隙介質的結構特征方面體現漿液擴散壓力演變的微觀機理。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提供一種通過測定注漿參數(注漿壓力、漿液粘度、注漿時間)下，滲濾液粘度、試樣的孔隙度以及不同點的擴散壓力來研究在注漿過程中漿液擴散壓力變化的微觀機理，從而實現從微觀角度來表征漿液擴散壓力變化微觀機理的實驗裝置和實驗方法。

本發明采用如下技術方案實現：

表征注漿過程中擴散壓力微觀機理的實驗裝置，包括內部分段填裝有不同粒徑的充填介質9的實驗管3，所述實驗管3一端通過注漿管道13與注漿設備系統11連通，另一端通過導流管15連接滲濾液收集杯6；

不同粒徑充填介質所在的實驗管3上分別設有測試點300，所述測試點300設有可打開的取樣管16，用于對實驗管內部的充填介質取樣測定孔隙度；

所述測試點300還連通設有三通管17，所述三通管17一端連通實驗管3內腔，一端設置壓力傳感器4，一端通過集流閥5連通至分段滲濾液收集杯6’。