CN103267722B - 一种承压渗透注浆加固试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种承压渗透注浆加固试验装置及方法，该装置主要包括注浆桶、浆液存贮装置、手动注浆加压装置。注浆桶包括底座、桶本体与压头，底座中设有注浆孔，注浆孔通过高压软管与浆液存贮装置连接，浆液存贮装置设有活塞，手动注浆加压装置置于活塞下方。本试验装置能模拟微小裂隙（孔隙）地质上部轴压及围压等因素对注浆的影响；本试验装置能够用于模拟不同物理力学性质地质体在不同注浆参数、注浆工艺条件下的注浆情况，从而用于分析注浆加固的机理与效果；本试验装置可将破碎煤岩体、土样、砂样制作成完整试样，通过切割机将其加工成标准试样，然后进行相关单轴、三轴试验；本试验装置结构简单，制作容易，费用低廉，操作方便，使用可靠。

Description

一种承压渗透注浆加固试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种承压渗透注浆加固试验装置及方法，尤其适用于室内模拟破碎煤岩体、土样、砂样的承压渗透注浆加固试验。

背景技术

在矿山及地下工程工程中，注浆是一种有效地加固破碎围岩体的技术，它利用机械设备，采取合理的注浆工艺，将适宜的注浆材料注入工程对象中，以达到填充、加固、堵水等目的。为了研究注浆所达到的效果往往用注浆试验的实验装置来模拟实际的注浆应用环境，因此注浆试验的实验装置对于注浆的研究具有重要的意义。

注浆是一项复杂的工程，其渗流过程和注浆效果受被注介质、浆液、注浆工艺三个方面的共同影响。目前，大多数研究都建立在单一裂隙（孔隙）和牛顿流体稳定渗流的基础之上，不易真实反映岩石或土体的注浆过程。所以模拟注浆试验是研究岩体或土体注浆的不可缺少的重要手段。此外模拟试验具有直观、经济、简便、可信的特点，是一项应用较为广泛的研究方法。

为解决注浆理论与实际中存在的问题，使注浆技术精确化、科学化，必须对注浆技术进行更为深入的研究，以弥补实际工程建设的需求，降低仅凭经验施工的盲目性与成本。

对于一些破碎煤岩体、土样、砂样，在现场很难取出完整岩样，根据无法进行煤岩体的物理力学试验，急需探索一种将破碎煤岩体、土样、砂样制作成完整试样的装置；通过切割机将其加工成标准试样，然后进行相关单轴、三轴试验。

已有的注浆试验模型设备只能完成常压注浆试验，而不能考虑往微小裂隙（孔隙）地质中注浆时上部轴压及围压等因素改变时产生的影响，即未加轴向压力而直接往砂层或砾石层中注浆。难以模拟试验特定埋深状态下的注浆工况。因此，研制模拟不同物理力学性质地质体在不同注浆参数、注浆工艺条件下的注浆情况的注浆装置十分必要，从而分析注浆加固的机理与效果。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，制作容易，费用低廉，操作方便，使用可靠的承压渗透注浆加固试验装置及方法。

本发明采用以下技术方案解决上述问题：

一种承压渗透注浆加固试验装置，包括注浆桶、浆液存贮装置、手动注浆加压装置，所述注浆桶包括底座、桶本体，所述桶本体下部与底座连接，所述底座设有注浆孔，所述注浆孔连接高压软管一，高压软管一依次安装高压阀门一和压力表一，高压软管一另一端与浆液存贮装置连接，所述浆液存贮装置设有活塞，所述手动注浆加压装置置于活塞下方，所述桶本体内部设有上透水石和下透水石，所述上透水石上安装压头，所述压头包括上部的压块和下部的压板，所述压块和压板之间安装密封圈，所述压头设有出浆孔，所述出浆孔连接高压软管二，高压软管二依次安装压力表二和高压阀门二。

进一步地，所述桶本体为圆柱状，由两块拼装板沿桶本体纵轴线拼装组成，两块拼装板在拼装处分别设有翼板，相对的翼板上分别设有匹配的凹槽和凸勒，相对的翼板由高强螺栓连接。

进一步地，所述桶本体与底座通过高强螺栓连接，所述底座的连接处设有定位凹槽。

进一步地，所述密封圈为橡胶垫。

进一步地，所述压力表一和压力表二均为隔膜式压力表。

利用上述承压渗透注浆加固试验装置进行破碎煤岩体、土样、砂样的制作方法，步骤如下:

步骤一、将破碎煤岩体、土样、砂样放置桶本体上透水石和下透水石之间，装配所述承压渗透注浆加固试验装置；

步骤二、关闭高压阀门一和高压阀门二，外界通过压头对破碎煤岩体、土样、砂样施加轴压，待破碎煤岩体、土样、砂样稳定；

步骤三、运用手动注浆加压装置推动活塞对浆液加压，压力表一达到注浆压力；

步骤四、打开高压阀门一和高压阀门二，进行注浆；

步骤五、取出破碎煤岩体、土样、砂样通过承压渗透注浆加固试验装置形成的完整试样，加工制配成标准试样，进行单轴、三轴试验。

本发明的有益效果：本试验装置能模拟微小裂隙（孔隙）地质上部轴压及围压等因素对注浆的影响；本试验装置能够用于模拟不同物理力学性质地质体在不同注浆参数、注浆工艺条件下的注浆情况，从而用于分析注浆加固的机理与效果；本试验装置可将破碎煤岩体、土样、砂样制作成完整试样，通过切割机将其加工成标准试样，然后进行相关单轴、三轴试验；本试验装置结构简单，制作容易，费用低廉，操作方便，使用可靠。

附图说明

图1是本发明试验装置的结构示意图。

图2是图1桶本体剖视结构示意图。

图3是图1桶本体结构示意图。

图4是图1底座结构示意图。

注浆桶1、浆液存贮装置2、手动注浆加压装置3、底座4、桶本体5、高强螺栓6、注浆孔7、高压阀门一8、压力表一9、活塞10、上透水石11、下透水石12、压块13、压板14、密封圈15、出浆孔16、压力表二17、高压阀门二18、盛装容器19、凹槽20、定位凹槽21

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，一种承压渗透注浆加固试验装置，包括注浆桶1、浆液存贮装置2、手动注浆加压装置3。所述注浆桶1包括底座4、桶本体5，所述桶本体5下部与底座4通过高强螺栓6连接。所述底座4设有注浆孔7，所述注浆孔7连接高压软管一，高压软管一依次安装高压阀门一8和压力表一9，高压软管一另一端与浆液存贮装置2连接。所述浆液存贮装置2设有活塞10，所述手动注浆加压装置3置于活塞10下方，通过推动活塞10对浆液进行加压。所述桶本体5内部设有上透水石11和下透水石12，破碎煤岩体、土样、砂样置于上透水石11和下透视石12之间。所述上透水石11上安装压头，所述压头包括上部的压块13和下部的压板14，所述压块13和压板14之间安装密封圈15，所述密封圈15可为橡胶垫。所述压头设有出浆孔16，所述出浆孔16连接高压软管二，高压软管二依次安装压力表二17和高压阀门二18，高压软管的另一端与盛装容器19相连。所述压力表一9和压力表二17可均为隔膜式压力表。

如图3所示，所述桶本体5为圆柱状，由两块拼装板沿桶本体5纵轴线拼装组成，两块拼装板在拼装处分别设有翼板，相对的翼板上分别设有匹配的凹槽20和凸勒，相对的翼板由高强螺栓6连接。

如图4所示，所述桶本体5与底座4通过高强螺栓6连接，所述底座4的连接处设有定位凹槽21。

连接好所述试验装置，进行密封性测试工作，以水注入介质，压力设为0.5MPa，将高压阀门一8和高压阀门二18打开，运用手动注浆加压装置3推动活塞10加压使整个系统内部都浸满水，关闭高压阀门二18，加压至0.5MPa并保持30分钟，压力表一9和压力表二17读数没有明显下降，所述实验装置密封性良好，打开高压阀门二18，将整个装置水排出。

利用上述承压渗透注浆加固试验装置进行破碎煤岩体、土样、砂样的制作方法，步骤如下:

步骤一、将破碎煤岩体、土样、砂样放置桶本体5上透水石11和下透水石12之间，装配所述承压渗透注浆加固试验装置；

步骤二、关闭高压阀门一8和高压阀门二18，外界岩石力学试验机通过压头对破碎煤岩体、土样、砂样施加轴压，待破碎煤岩体、土样、砂样稳定；

步骤三、运用手动注浆加压装置3推动活塞10对浆液加压，压力表一9达到注浆压力；

步骤四、打开高压阀门一8和高压阀门二18，进行注浆,浆液从注浆孔注入渗透破碎煤岩体、土样、砂样；

步骤五、取出破碎煤岩体、土样、砂样通过承压渗透注浆加固试验装置形成的完整试样，加工制配成标准试样，进行单轴、三轴试验。

Claims (5)

1.一种承压渗透注浆加固试验装置，其特征在于，包括注浆桶、浆液存贮装置、手动注浆加压装置，所述注浆桶包括底座、桶本体，所述桶本体为圆柱状，由两块拼装板沿桶本体纵轴线拼装组成，两块拼装板在拼装处分别设有翼板，相对的翼板上分别设有匹配的凹槽和凸勒，相对的翼板由高强螺栓连接；所述桶本体下部与底座连接，所述底座设有注浆孔，所述注浆孔连接高压软管一，高压软管一依次安装高压阀门一和压力表一，高压软管一另一端与浆液存贮装置连接，所述浆液存贮装置设有活塞，所述手动注浆加压装置置于活塞下方，所述桶本体内部设有上透水石和下透水石，所述上透水石上安装压头，所述压头包括上部的压块和下部的压板，所述压块和压板之间安装密封圈，所述压头设有出浆孔，所述出浆孔连接高压软管二，高压软管二依次安装压力表二和高压阀门二。

2.根据权利要求1所述的承压渗透注浆加固试验装置，其特征在于，所述桶本体与底座通过高强螺栓连接，所述底座的连接处设有定位凹槽。

3.根据权利要求1所述的承压渗透注浆加固试验装置，其特征在于，所述密封圈为橡胶垫。

4.根据权利要求1所述的承压渗透注浆加固试验装置，其特征在于，所述压力表一和压力表二均为隔膜式压力表。

5.根据权利要求1所述的承压渗透注浆加固试验装置进行破碎煤岩体、土样、砂样的制作方法，其特征在于，步骤如下:

步骤一、将破碎煤岩体、土样、砂样放置桶本体上透水石和下透水石之间，装配所述承压渗透注浆加固试验装置；

步骤二、关闭高压阀门一和高压阀门二，外界通过压头对破碎煤岩体、土样、砂样施加轴压，待破碎煤岩体、土样、砂样稳定；

步骤三、运用手动注浆加压装置推动活塞对浆液加压，压力表一达到注浆压力；

步骤四、打开高压阀门一和高压阀门二，进行注浆；

步骤五、取出破碎煤岩体、土样、砂样通过承压渗透注浆加固试验装置形成的完整试样，加工制配成标准试样，进行单轴、三轴试验。