[發明專利]模擬深埋地層動水條件下高壓注漿裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201810055488.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108196034A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 程樺;劉向陽;榮傳新;姚直書;蔡海兵;湯鶯;唐彬;彭世龍;林鍵;張楠;朱峰;陳漢青;王志;王彬;段寅;劉小虎
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;安徽理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

1.一種模擬深埋地層動水條件下高壓注漿裝置，包括注漿系統、注漿槽、供水系統和監測數據采集系統，其中：

所述注漿系統用于為漿液提供動力條件，使漿液注入模擬深埋地層材料；所述注漿系統包括高壓油泵，用于提供注漿壓力；所述高壓油泵通過高壓管路與注漿管相連；

所述注漿槽用于對深埋地層動水條件進行模擬；所述注漿槽包括高壓槽、施壓裝置和注漿管；

所述高壓槽為用于模擬深埋地層動水條件下高壓注漿的試驗場所，所述高壓槽內設有模擬深埋地層材料；

所述施壓裝置用于模擬向所述高壓槽內的模擬深埋地層材料施加地應力，從而模擬深埋地層；

所述注漿管用于向所述高壓槽內注入漿液；

所述供水系統用于向所述高壓槽內的模擬深埋地層材料提供穩定的水流，以模擬深埋地層動水環境；

所述監測數據采集系統用于對注漿過程中模擬深埋地層材料中的壓力變化規律進行實時監測，及對漿液擴散后所形成的固結體進行拍照；

所述監測數據采集系統包括孔壓傳感器和監測數據采集與處理裝置，所述孔壓傳感器有多個，均埋設在所述模擬深埋地層材料內，用于測量所述模擬深埋地層材料內相應位置處的孔隙水壓，所述孔壓傳感器均通過數據采集線與所述監測數據采集與處理裝置相連。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：

在所述高壓油泵和所述注漿管之間的所述高壓管路上設置有電子穩壓器、高壓活塞缸和高壓注漿閥門；

優選地，所述電子穩壓器、所述高壓活塞缸和所述高壓注漿閥門在所述高壓管路上從所述高壓油泵到所述注漿管依次設置；

所述電子穩壓器為注漿提供穩定的動力；

所述高壓活塞缸用于盛放被注漿液；

所述高壓注漿閥門用于調節控制漿液流入所述注漿管；

優選地，在所述高壓管路上設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器通過數據采集線與所述監測數據采集與處理裝置相連，所述壓力傳感器用以精確觀測注漿壓力，以便于調節注漿壓力使其穩定。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：

所述高壓槽包括模型箱、加壓活塞和傾斜墊塊；

所述模型箱用于提供容納所述模擬深埋地層材料的空間；

所述模型箱的下端設置有注漿開孔；所述模型箱的兩端分別開設有入水開孔和出水開孔；

優選地，所述模型箱的下面還設置有用于支撐所述模型箱的箱底墊塊；

所述加壓活塞用來給所述模型箱的內部施加壓力，使得所述模型箱的內部達到并維持所需的壓力；所述加壓活塞設置在所述模型箱的頂部，并在外力作用下進入所述模型箱；

優選地，所述加壓活塞上包裹一層環氧樹脂，用于密封所述模型箱，防止所述模型箱內的水溢出；

優選地，所述加壓活塞的邊緣上還固定設置有密封圈，用于所述加壓活塞和所述模型箱之間的密封，防止所述模型箱內的水溢出；

優選地，在所述模型箱的內壁上均勻涂抹有一層潤滑油與水泥的混合物，以消除邊壁效應；

所述傾斜墊塊設置在所述模型箱的底部；所述傾斜墊塊為一端高一端低的傾斜狀：其中高的一端靠近所述模型箱的入水開孔、低的一端靠近所述模型箱的出水開孔；

優選地，所述傾斜墊塊的傾斜角度為6°-15°，優選為10°；

優選地，所述模型箱的左右兩端均設置有過濾裝置，用以對水進行過濾；

進一步優選地，所述模型箱內底部的兩端設置有箱內凹槽，用于安裝所述過濾裝置；

優選地，所述模型箱內用于容納所述模擬深埋地層材料的中間部位的體積為一個所述過濾裝置的4-6倍。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于：

所述施壓裝置為液壓機，所述液壓機的動力輸出端與所述加壓活塞連接；

所述模型箱的上端為開口設置，所述加壓活塞通過所述開口進入所述模型箱內。

5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于：

所述注漿管的下端穿過所述注漿開孔后與所述高壓管路相連，從而使得漿液進入所述模型箱內；

優選地，所述注漿管的頂端為封閉的尖頭；所述注漿管上靠近所述尖頭的附近設置有多個注漿孔；

優選地，所述注漿孔為對穿孔，且相鄰的所述對穿孔呈90°設置。