[實用新型]層狀圍巖注漿加固室內模型試驗裝置

有效

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN214408374U
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 曾賢平;劉元杰;王松;姚勝泉;賈朝軍;佘嬋眉
• 申請（專利權）人: 中鐵十二局集團第七工程有限公司;中南大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 戴玲

本實用新型公開了一種層狀圍巖注漿加固室內模型試驗裝置，包括可旋轉試驗臺、頂升機構、地應力加載系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，頂升機構設于地面上，可旋轉試驗臺包括可容納層狀圍巖的試驗箱，試驗箱底部一端鉸接于地面上，另一端支撐在頂升機構上，地應力加載系統(tǒng)包括三個氣囊和氣壓加載裝置，試驗箱的相鄰兩個側壁的內側以及頂壁的內側各設一個氣囊，注漿系統(tǒng)包括儲漿裝置、注漿管和注漿器，注漿器埋設于層狀圍巖內，監(jiān)測系統(tǒng)包括預埋在層狀圍巖內的傳感器。本實用新型頂升機構可為試驗箱提供反力，模擬不同產(chǎn)狀的層狀圍巖；三個氣囊分別與氣壓加載裝置單獨相連并且可單獨控制壓力，可以模擬地層所有的三向地應力狀態(tài)。

技術領域

本實用新型涉及土木工程建設領域，尤其涉及一種層狀圍巖注漿加固室內模型試驗裝置。

背景技術

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，土木工程建設等開始向地下進軍。大規(guī)模的地下工程建設正面臨著復雜的地質環(huán)境，例如斷層、巖溶、軟巖、破碎巖體等不良地質情況。不良地質地段如若處置不當，極易產(chǎn)生突水突泥、隧道坍塌、地表沉降等地質災害。造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡，嚴重影響工程建設和后期運行安全，是地下工程建設中的主要災害源。

多年以來的工程實踐證明，注漿是處理不良地質，改善圍巖條件的有效手段。目前注漿已在鐵路、公路、水利、礦山等多個領域得到廣泛應用。注漿可以加固隧道周邊巖土體，治理斷層破碎帶，封堵隧道突涌水，治理巖溶和地下暗河等不良地質構造。保證隧道及其它地下工程施工和運營安全。但由于漿液運移過程極其復雜，涉及漿液特性、地層特性以及二者的流固耦合作用，其理論研究進展相對緩慢，無法有效指導注漿工程實踐。模型試驗是研究漿液在地層中擴散規(guī)律及加固機理的一種重要方法，在國內外得到了廣泛應用。

但是，目前大多數(shù)的模型試驗都采用均質的巖土體進行試驗，無法考慮層狀巖體中層面傾角對漿液擴展的影響及漿液加固機理。同時考慮到袖閥管注漿時，出漿口的位置與層狀巖體層理面相對位置對漿液擴展具有重要作用。亟需設計相關模型試驗裝置開展相關研究，以厘清層狀圍巖注漿加固機理。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可模擬不同產(chǎn)狀的層狀圍巖，以及可模擬地層所有的三向地應力狀態(tài)的層狀圍巖注漿加固室內模型試驗裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種層狀圍巖注漿加固室內模型試驗裝置，包括可旋轉試驗臺、頂升機構、地應力加載系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述頂升機構設于地面上，所述可旋轉試驗臺包括可容納層狀圍巖的試驗箱，所述試驗箱底部一端鉸接于地面上，另一端支撐在頂升機構上，所述地應力加載系統(tǒng)包括三個氣囊和氣壓加載裝置，所述試驗箱的相鄰兩個側壁的內側以及頂壁的內側各設一個氣囊，所述氣囊通過進氣管與氣壓加載裝置連接，所述注漿系統(tǒng)包括儲漿裝置、注漿管和注漿器，所述注漿器埋設于層狀圍巖內，所述注漿器通過注漿管與儲漿裝置連接，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括預埋在層狀圍巖內的傳感器。

作為上述技術方案的進一步改進，所述頂升機構包括千斤頂和支座，所述試驗箱通過支座與千斤頂連接。

作為上述技術方案的進一步改進，所述層狀圍巖內設有豎直鉆孔，所述注漿器設于豎直鉆孔內。

作為上述技術方案的進一步改進，所述注漿器包括外層管和內層管，所述外層管套在內層管上，所述外層管上設有一組外層注漿孔，一組外層注漿孔設置N個外層注漿孔，且N個外層注漿孔在軸向上間隔分布，所述內層管上設有N組內層注漿孔，N組內層注漿孔沿內層管的圓周方向分布，每一組內層注漿孔沿軸向上間隔分布，第一組內層注漿孔有一個內層注漿孔，所述內層注漿孔可與任一個外層注漿孔對應，第二組內層注漿孔有二個內層注漿孔，二個內層注漿孔可分別與任兩個外層注漿孔對應，第N-1組內層注漿孔有N-1個內層注漿孔，N-1個內層注漿孔可分別與N-1各外層注漿孔一一對應，第N組內層注漿孔有N個內層注漿孔，N個內層注漿孔可與N個外層注漿孔一一對應。

作為上述技術方案的進一步改進，所述注漿管與內層管連接。