[發明專利]基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201811457039.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109297872B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張偉杰;張春瑞;周文武;謝超;蔣記港;奚萍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇;崔苗苗

1.一種基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，其特征是，包括誘導滲透注漿裝置和設置于誘導滲透注漿裝置一側的實時同位素監測裝置；所述誘導滲透注漿裝置包括僅上部開口的筒狀透明試驗盤，透明試驗盤底部中心處開有一上水孔，透明試驗盤上下端邊緣分別水平向外延伸形成環形延伸部，透明試驗盤的上、下環形延伸部通過連接件分別與頂蓋和底蓋固定連接，底蓋內部開設有一條傾斜的通道，通道一端向上與透明試驗盤的上水孔相連通，另一端延伸至底蓋的側面，并通過進水管與進出水裝置相連；

所述頂蓋的中心有一個注漿孔，注漿孔外部沿徑向設置有三組誘導孔，相鄰兩組誘導孔穿過的徑線之間的夾角為45°，注漿孔通過注漿管與微量注射泵相連；三組誘導孔的外部通過排水管與進出水裝置相連，三組誘導孔的下部連接有延伸至透明試驗盤內底部的抽水管，抽水管管壁上開有若干與抽水管內腔相通的抽水孔，抽水管外部設置有濾網，防止試樣堵塞管道；

所述試驗盤內底部上面鋪設有一層過濾網，固定試樣，防止試樣堵塞上水管道；

每組誘導孔包含兩個在同一徑線上的通孔，兩個通孔和注漿孔在同一徑線上，兩個通孔之間的中心距與注漿孔和最近通孔之間的中心距相等；

每一個誘導孔均通過玻璃膠密封安裝有一個整體貫穿通透的中空螺釘，中空螺釘下部連接位于透明試驗盤內的抽水管，上部連接排水管，多個并列的排水管的末端通過連通閥合并連接在一起形成一個與進出水裝置相連的排水管；

所述上水孔中通過玻璃膠粘結密封有一個整體貫穿通透的中空螺釘，中空螺釘與插入通道中的進水管連通；

所述進出水裝置包括儲水桶，儲水桶通過兩條不同管路分別與兩個水泵相連，其中一個為進水泵，進水泵與進水管連通，另一個為抽水泵，抽水泵與排水管連通；所述進水管和排水管上均安裝有止水夾。

2.根據權利要求1所述的基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，其特征是，與透明試驗盤的上環形延伸部相對應的頂蓋的下表面上開設有一環形槽，該環形槽內安放有橡膠密封圈。

3.?根據權利要求1所述的基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，其特征是，?透明試驗盤的上、下環形延伸部、頂蓋和底蓋相對應處設置有連接孔，連接件經連接孔將上、下環形延伸部、頂蓋和底蓋對應連接在一起，形成一個整體，所述連接件為密封螺桿。

4.根據權利要求1所述的基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，其特征是，所述微量注射泵里面有包括兩盒單獨的注射管，一個注射泵內放置配好的漿液，另一個注射管內放置被標記好的氧-15水，兩個注射管分別對應連接不同的兩個輸液管，兩個輸液管的末端利用三通形成注漿管，注漿管與注漿孔通過中空螺釘連接；中空螺釘通過玻璃膠密封安裝于注漿孔中。

5.根據權利要求1所述的基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，其特征是，所述實時同位素監測裝置包括γ相機與其相連的顯示屏。

6.一種基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗方法，其特征是，包括以下步驟：

1）：將試驗盤底部連接好帶有止水夾的進水管，用密封螺桿固定底蓋，將進水管在底蓋內導出，再依次連接好進水泵和儲水桶；按預定的比例均勻混合自然狀態下的砂土和泥土，制備被注介質模擬土樣，在上水孔關閉的狀態下，將模擬土樣裝入試驗盤中并壓實；

2）：將注漿孔通過中空螺釘連接好注漿管和微量注射泵；微量注射泵有兩個注射管，一個注射管內裝好配置完成的漿液，另一個注射管內暫時放置普通水；兩個注射管分別連接一段注漿管后再利用三通合成一個總的注漿管；誘導孔安裝好中空螺釘，中空螺釘下端連接好帶濾網的有孔抽水管，上端連接帶有止水夾的排水管，利用連通閥合成一根總的排水管再連接抽水泵和儲水桶；排水管內排一段空氣再利用密封螺桿固定頂蓋；前述裝置組裝好并排好空氣后，打開進水泵，使試驗盤內土樣飽水，當誘導孔中可看到有水冒出證明土樣已飽水；

3）：試樣飽和后，關閉進水泵，關閉止水夾但進水管依然在水中，形成液封，防止空氣進入；打開抽水泵，此時僅打開某一個誘導孔的抽水管和排水管，其余抽水管利用止水夾關閉，抽水，水排入儲水桶中，此時試驗盤在有誘導孔一側和沒有誘導孔的一側有一定壓差；

4）：將注射管內的普通水替換成氧-15水；

5）：將試驗裝置放置在γ相機下，打開微量注射泵，注漿壓力恒定，持續注漿一分鐘；注漿同時，顯示屏可實時成像，追蹤含有氧-15同位素的漿液去向，其代表漿液滲透的方向；

6）：上述試驗結束后，將土樣取出，按相同砂泥比配土；其他條件相同的情況下，改變誘導孔位置，再選取另外一個誘導孔，重復步驟2）～步驟5），直至所有誘導孔都試驗完畢；

7）：上述步驟結束后，其他條件相同的情況下選取不同的誘導孔組合，重復步驟2）～步驟5）；

8）：上述試驗結束后，將土樣取出，改變預定土樣的比例，壓實；其他條件相同的情況下重復步驟2）～步驟7）；

9）：完成上述試驗后，重復至少3組試驗，對比相同注漿時間和相同注漿壓力下，不同土樣中的砂泥比和不同誘導孔的位置下掃描出的試驗結果，獲得誘導漿液定向滲透注漿的移動規律。