[發(fā)明專利]一種水平注漿口注漿擴散形態(tài)的模擬試驗裝置及方法

在審

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109975177A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 張學民;馮涵;張鵬斐;周賢舜;張聰;皮啟洋;陽軍生;王樹英;楊峰;傅金陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G01N13/00;G01M10/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 劉伊旸;鄭雋

本發(fā)明提供了一種水平注漿口注漿擴散形態(tài)的模擬試驗裝置，包括受灌體、圍壓荷載控制系統(tǒng)、滲流水壓加載控制系統(tǒng)、注漿控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和廢液回收箱；所述受灌體可轉(zhuǎn)動設置且在內(nèi)部設有工程地質(zhì)力學模型，所述受灌體包括用于壓緊模型的活動蓋板、用于連接滲流水壓加載控制系統(tǒng)和廢液回收箱的滲流水進出口、用于連接注漿控制系統(tǒng)的注漿口，所述圍壓荷載控制系統(tǒng)與活動蓋板聯(lián)動設置，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括設置在模型內(nèi)的多個壓力傳感器、多個水壓及流量傳感器以及與各個傳感器連接的數(shù)據(jù)收集器；本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置進行模擬試驗的方法。本發(fā)明適用于對復雜滲水條件下注漿擴散形態(tài)的規(guī)律性研究，適用范圍廣，模擬效果更貼近實際。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)工程養(yǎng)護技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種水平注漿口注漿擴散形態(tài)的模擬試驗裝置及方法，能較好地模擬注漿漿液在有節(jié)理的、破碎的圍巖體地層中面對不同地下水流向時的擴散形態(tài)。

背景技術(shù)

在地質(zhì)工程的建設過程中，經(jīng)常面臨圍巖裂隙滲水的情況，為了解決這一問題，我們通常在裂隙處采用注漿加固技術(shù)以實現(xiàn)有效堵水。近年來，注漿加固技術(shù)由于具備施工方便、技術(shù)可行、社會效益好等優(yōu)點，在地質(zhì)工程建設中得到了廣泛的應用。注漿加固技術(shù)可實現(xiàn)非開挖、無障礙、全天候施工，作業(yè)效率高，注漿工藝成熟，對周圍結(jié)構(gòu)影響小，避免了傳統(tǒng)補漏重建作業(yè)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)擾動大、耗時長等缺點，具有極高的社會經(jīng)濟價值。

但由于注漿作業(yè)具有隱蔽性，目前尚缺乏有效手段來檢測并反饋漿液的擴散形態(tài)及分布狀況，因此很難直接對注漿效果進行有效且直觀的評價，從而導致這一方面的理論研究滯后于工程應用，尤其是缺乏在地下水豐富且地層圍巖復雜的施工環(huán)境下，對不同地下水流向影響最終注漿加固效果的分析和系統(tǒng)性研究，難以有效指導施工。

事實上，注漿漿液在復雜滲水情況下的擴散形態(tài)的規(guī)律仍未研究清楚。地層的滲流水情況分為多種，其中以隧道施工為例，按水體的流動方向可分為沿隧道長度方向的水流、垂直于隧道長度方向的水流以及其他方向的水流。目前，國內(nèi)外對于動水條件下注漿試驗的模擬裝置及模擬方法均存在一定局限性，大多數(shù)只適用于某一類簡單滲流水體系的研究，而真實情況下的滲流水體系更為復雜，涉及到圍巖應力、不同滲流水與注漿口間的角度及方位、各滲流水的流量及壓力等因素。

綜上所述，業(yè)內(nèi)需要一種可模擬不同角度及方向的地下水對于水平注漿口漿液擴散形態(tài)影響的試驗平臺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種不同地下水流向中水平注漿口注漿加固效果的模擬實驗裝置及方法，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水平注漿口注漿擴散形態(tài)的模擬試驗裝置，包括受灌體、圍壓荷載控制系統(tǒng)、滲流水壓加載控制系統(tǒng)、注漿控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和廢液回收箱；

所述受灌體包括箱體、設置在所述箱體內(nèi)部的工程地質(zhì)力學模型、設置在所述箱體上部并用于實現(xiàn)所述工程地質(zhì)力學模型壓緊的活動蓋板以及設置在所述箱體側(cè)壁上的注漿口和多個滲流水進出口，所述活動蓋板與箱體內(nèi)壁的尺寸匹配設置；

所述圍壓荷載控制系統(tǒng)包括動力源以及連接動力源輸出軸和活動蓋板的傳動件，所述圍壓荷載控制系統(tǒng)通過聯(lián)動設置的活動蓋板向工程地質(zhì)力學模型施加壓力，所述滲流水壓加載控制系統(tǒng)通過部分滲流水進出口向工程地質(zhì)力學模型中注入不同流量及壓力的滲流水，所述注漿控制系統(tǒng)通過注漿口向工程地質(zhì)力學模型中注入不同流量及壓力的漿體，所述廢液回收箱通過其他部分滲流水進出口收集來自工程地質(zhì)力學模型中的廢水，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多個壓力傳感器、多個水壓及流量傳感器以及與各個傳感器連接的數(shù)據(jù)收集器，所述壓力傳感器設置在工程地質(zhì)力學模型中的不同水平面上，所述水壓及流量傳感器沿工程地質(zhì)力學模型的高度分層設置。