[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

本發明公開了一種基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，包括誘導滲透注漿裝置和實時同位素監測裝置。誘導滲透注漿裝置由試驗盤、微量注射泵、上水泵、抽水泵、密封螺桿及各類連接管組成，實時監測裝置由γ相機和顯示屏組成。本發明同時還公開了利用該裝置的試驗方法，試驗裝置及試驗方法主要利用抽水形成壓力差誘導漿液定向滲透的原理，以及γ放射源同位素示蹤原理。該試驗裝置結構簡單，試驗方法操作方便，實現了誘導滲透注漿試驗順利開展及注漿全程的可視化，為研究人為誘導漿液定向滲透提供了強有力的理論支持。

技術領域

本發明涉及一種巖土試驗技術，尤其是一種基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置及試驗方法。

背景技術

地下工程建設中極易遇到各種各樣的問題：如房屋建設過程中的地基不均勻沉降問題、地鐵隧道等工程中經常發生圍巖變形大等問題，尤其在濱海地區沉積物復雜多相，極易發生變形失穩等地質災害，導致巨大的人員財產損失。采用合理的注漿方法進行抬升基礎、加固圍巖是近年來一種治理地下災害十分有效的手段。滲透注漿作為注漿方式其中之一應用越來越廣泛，尤其在砂質泥質地層中應用更甚。

由于巖土體中存在大大小小的結構面，漿液擴散方向不定，擴散范圍難以預知，漿液的注入參數難以計算，導致注漿加固效果大大減弱，遠不如預期。更有甚者，注漿處理方式不當引發嚴重的二次傷害。由于地下工程的隱蔽性，對于注漿工程來說，人們的操作經驗遠遠超出理論研究進度。

究其根本，是由于漿液滲透方向不可控致使很多問題復雜化，誘導漿液滲透于合理的方向是解決目前問題的有效手段。目前科研人員對于誘導定向滲透注漿的方法研究甚少，因此亟待開展相關誘導定向試驗的研究。除此之外，注漿相關試驗的最終結果大都僅能通過開挖巖體來確定，而確定漿液實時去向是試驗成功的關鍵，這是目前注漿相關試驗難以突破的瓶頸。

在現有的技術中，專利號為201510569171.0的中國專利?《一種裂隙巖體可視化注漿試驗裝置及試驗方法》，公開了一種利用CT掃描裝置實現注漿過程可視化的試驗裝置，但是本試驗裝置注入漿液十分微量，若把控不好硫酸鋇與漿液比例很難達到目標效果，并且砂質巖體難以進行劈裂注漿，與實際相差較大。

同位素示蹤技術在地質學科中已初露頭角，但大都應用在測地質年代、油氣勘探等方面，沒有人研究利用放射性同位素實時追蹤物質，在現有醫療技術中，中國專利號為200820183469.3?的“在線合成氧-15水裝置”提供了一種可即做即用制作氧-15水的裝置，可利用其制作氧-15同位素。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有試驗技術的不足，提供一種利用誘導漿液定向滲透并基于同位素示蹤技術可實時追蹤漿液去向的試驗裝置及試驗方法，該裝置簡便易操作，試驗結果清晰，試驗方法簡單明了，能很好的解決漿液方向不可控以及注漿工程隱蔽性的問題，可以實現誘導定向滲透注漿并且全程可視化，本裝置還考慮了邊界效應對漿液滲透的影響。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于同位素示蹤技術誘導滲透注漿試驗裝置，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主體為僅上部開口的筒狀透明試驗盤，透明試驗盤底部圓心處開有一上水孔，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，并通過上水管與進出水裝置相連；

所述頂蓋的中心有一個注漿孔，注漿孔外側沿頂蓋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。