[發明專利]模擬含裂縫巖體注漿、滲流過程的可視化試驗系統

有效

• 申請號: 202010624595.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111766190B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 鄭博;李曉;李守定;赫建明;張召彬;毛天橋;李關訪;何鵬飛;武艷芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G05D23/20
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于巖土工程試驗技術領域，提供了一種模擬含裂縫巖體注漿、滲流過程的可視化試驗系統，旨在解決模擬試驗中不能實現高低溫條件下巖體注漿、滲流運移過程可視化檢測的問題，該系統包括實驗艙系統、注漿系統、溫控系統、透水控制系統、旋轉承載系統和探測掃描系統；注漿系統用于注射漿液模擬試件注漿過程；溫控系統用于進行循環浴液的溫度控制；透水控制系統用于輸送滲流液；探測掃描系統包括高能加速器CT探測系統和PET探測系統，分別用于檢測漿液滲流運移及液體流體運移。通過本發明提供的溫控系統、注漿系統、透水控制系統可實現高低溫條件下的巖體注漿模擬，同時通過探測掃描系統可實現巖體注漿、滲流運移過程的實時可視化檢測。

技術領域

本發明屬于巖土工程試驗技術領域，具體涉及一種模擬含裂縫巖體注漿、滲流過程的可視化試驗系統。

背景技術

注漿技術在地下結構防滲、基坑加固、防止地面沉降、已建構筑物地基處理、頂管減摩頂進等方面起著重要的作用，對隧道工程而言，注漿具有充填作用，加固作用和減滲作用。隧道洞身處在地下水發育地段，大量排放可能影響當地生態環境，采用“以堵為主、限量排放”的防排水原則；注漿的主要作用：1)降低圍巖的滲流性，提高其抗滲能力，減少地下水的滲流量；2)疏導(局部為堵水)水流，改善工程施工，運營條件；3)改善隧道圍巖的力學性能，提高其整體性；4)充填隧道周邊圍巖的溶洞、溶槽、裂隙，防止塌陷，改善其物理力學條件。

但是實施施工中，對于地熱條件下高溫隧道或者高原條件下的低溫隧道，注漿工程的相關參數把控常常依據經驗設定，注漿量的多少以及注漿后隧道圍巖的漿液擴展情況不能得到可靠數據；若注漿量較少，在高溫或者低溫外界環境作用下，注漿后的隧道圍巖會造成裂縫產生以及突水情況的發生，易造成人身傷亡及重大經濟損失，對隧道的后期運營有著重大影響。現有技術中對特殊條件下的隧道注漿模擬，其均不能實現試件中隧道注漿過程模擬、滲流突水的流體運移模擬的可視化三維過程檢測，不能全面地探索隧道圍巖注漿前后的流體在裂縫中的運移演化規律和控制因素，得到的模擬試驗數據缺乏科學性和準確性。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決模擬試驗中不能實現高低溫條件下巖體注漿、滲流運移過程可視化檢測的問題，本發明提供了一種模擬模擬含裂縫巖體注漿、滲流過程的可視化試驗系統，該可視化試驗系統包括實驗艙系統、注漿系統、溫控系統、透水控制系統、旋轉承載系統和探測掃描系統；

所述實驗艙系統包括箱體、加載裝置、保溫層裝置和墊板組件；所述加載裝置設置于所述箱體內部，用于對試件施加圍壓以模擬地應力；所述保溫層裝置設置于所述加載裝置內部，用于進行試件溫度保護；所述墊板組件設置于所述保溫層裝置內部，用于設置透水管路和溫控管路；

所述注漿系統用于注射漿液；所述溫控系統用于進行循環浴液的溫度控制；

所述透水控制系統包括透水控制動力裝置和透水組件，所述透水組件設置于所述透水控制動力裝置之間，用于輸送滲流液；

所述旋轉承載系統包括轉臺和傳動裝置，所述傳動裝置的一端固設于所述轉臺；所述轉臺設置于所述實驗艙系統下方；所述轉臺周側設置有凹槽，用于容納所述傳動裝置；在轉臺動力裝置驅動下，所述傳動裝置可沿著所述凹槽環繞；

所述探測掃描系統包括高能加速器CT探測系統和PET探測系統，用于掃描探測試件內部漿液滲流運移的所述高能加速器CT探測系統、用于掃描探測試件內部流體運移的所述PET探測系統分別設置于所述實驗艙系統的側邊且兩者互不干涉。

在一些優選實例中，所述注漿系統包括注漿動力裝置和注漿組件，所述注漿組件設置于所述注漿動力裝置與所述箱體之間，用于輸送漿液；所述注漿組件包括注漿總管以及多個注漿分管；所述注漿總管的一端與所述注漿動力裝置連接，另一端與多個所述注漿分管通過組合接頭連接。