CN103926393B - 适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置，包括注浆管、若干承压扩径装置、止浆体，承压扩径装置通过注浆管连接，承压扩径装置的腔体内放置止浆体；所述每个承压扩径装置的前方的注浆管上设置有至少一个溢浆口，溢浆口设置有单向阀，所述止浆体由滤失土工布包裹机制砂组成，止浆体在承压扩径装置的腔体内与腔壁紧密贴合，承压扩径装置的内径大于注浆管的内径。本发明的适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置可以实现注浆模型实验中的分段注浆，具有结构简单、制作成本低、操作方便、可重复使用等优点。

Description

适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置及使用方法。

背景技术

地下工程中，注浆是加固软弱围岩、治理突涌水灾害的一种有效手段。分段注浆与普通注浆相比可以达到更均匀的浆液扩散范围，注浆效果更好，尤其对于非均质地层，分段注浆相比普通注浆的优势更加显著。注浆模型实验是研究浆液扩散规律及注浆加固效果的的重要手段。实际工程中使用的分段注浆管对于模型实验来说尺寸太大且操作不便，不适宜用于模型实验，目前在模型实验中实现分段注浆的方法主要是在每个预定注浆位置设置相应的注浆管，但是过多的注浆管干扰浆液扩散过程且操作不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置及使用方法，该分段注浆装置可以实现注浆模型实验中的分段注浆，具有结构简单、制作成本低、操作方便、可重复使用等优点。

本发明所采用的前进式分段注浆装置如下：

一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置：它包括注浆管、若干承压扩径装置及止浆体，承压扩径装置通过注浆管连接，承压扩径装置的腔体内放置止浆体。承压扩径装置包括承压变径与外丝接头，二者通过丝扣连接，承压扩径装置的内径可以为注浆管内径的1.5倍。所述每个承压扩径装置的前方的注浆管上设置有至少一个溢浆口，注浆管上的溢浆口由单向阀包裹，只允许浆液从注浆管进入被注介质，防止浆液从被注介质回流。可用注浆管依次连接任意多个承压扩径装置，按照预定分段注浆次数实现分段注浆。外丝接头的作用是连接两个承压变径。

所述止浆体由滤失土工布包裹机制砂组成，止浆体所用滤失土工布选用孔隙小、抗拉强度高的土工布。充填所用机制砂选用颗粒小、粒间胶结作用弱、流体通过性差的机制砂。通过压密机制砂并利用土工布包裹，止浆体在注浆过程中阻止浆液通过，起到分隔注浆的作用，但是土工布抗剪能力差，一旦破坏土工布，止浆体即失效。止浆体在承压扩径装置的腔体内与腔壁紧密贴合，由于承压扩径装置的内径大于注浆管的内径，止浆体被固定在承压扩径装置的内部。

在注浆过程中，浆液无法通过止浆体，只能通过止浆体之前的溢浆口注入被注介质中。注浆完成后等待浆液凝固到浆液固结强度达到设计要求，此时已注过浆的溢浆口也被浆液固结体完全封堵。利用螺旋钻头将止浆体破坏并用低压水冲洗掉注浆管内存留的土工布和机制砂，原来止浆体所占的空间成为浆液通道。在下一次注浆过程中，浆液只能从下一个未被破坏的止浆体之前的溢浆口注入被注介质中，从而达到分段注浆的目的。

本发明还公开了一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1)：将滤失土工布(4)包裹机制砂(3)制成的止浆体(5)，置入承压扩径装置(8)的腔体内；

步骤2)：根据注浆段数，将相应数目的承压扩径装置(8)用注浆管(2)连接；

步骤3)：在模型实验系统内预埋装配好的分段注浆装置，对模型实验系统进行填料，密封；

步骤4)：注浆结束后，待浆液固结一段时间，强度达到设计要求时，将前一个承压扩径装置(8)中的滤失土工布(4)破坏，并冲刷掉注浆管(2)内存留的滤失土工布(4)和机制砂(3)；

步骤5)：再连接好相关注浆管路，进行下一次注浆，直到达到预定的分段注浆次数为止。

进一步地，其具体步骤如下：

步骤1)：用滤失土工布(4)将机制砂(3)包裹制成止浆体(5)，将止浆体(5)置入承压变径(6)与外丝接头(7)所组成的承压扩径装置(8)的腔体内；

步骤2)：根据注浆段数，将相应数目的承压扩径装置(8)用注浆管(2)连接；

步骤3)：在模型实验系统内预埋装配好的分段注浆装置，对模型实验系统进行填料，密封；

步骤4)：连接好相关注浆管路，打开控制注浆管路的阀门(13)进行注浆，待达到注浆结束标准时关闭阀门(13)，结束注浆；

步骤5)：待浆液固结一段时间，强度达到设计要求时，拆下连接注浆泵(14)与分段注浆装置的活节(9)；

步骤6)：利用螺旋钻头将第一个承压扩径装置(8)中的滤失土工布(4)破坏，之后用低压水进行冲洗，冲刷掉注浆管(2)内存留的滤失土工布(4)和机制砂(3)；

步骤7)：连接好相关注浆管路，进行下一次注浆，重复步骤四至六，直到达到预定的分段注浆次数为止。

本发明的有益效果是，该分段注浆装置可以实现注浆模型实验中的分段注浆，具有结构简单、制作成本低、操作方便、可重复使用等优点。

附图说明

图1为本发明前进式分段注浆装置结构示意图；

图2为注浆实验模型内预埋分段注浆装置示意图；

图3为模型实验中分段注浆示意图；

1、单向阀，2、注浆管，3、机制砂，4、滤失土工布，5、止浆体，6、承压变径，7、外丝接头，8、承压扩径装置；9、活节，10、第一次注浆段，11、第二次注浆段，12、第三次注浆段，13、阀门，14、注浆泵。

具体使用方法：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图3所示，所述注浆实验模型实例需要分三段注浆。本实施例的适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置，包括三段注浆管2、两个承压扩径装置8、止浆体5，承压扩径装置8通过注浆管2连接，承压扩径装置8的腔体内放置止浆体5；每个承压扩径装置8的前方的注浆管2上设置有两个溢浆口，溢浆口设置有单向阀1，单向阀1是橡皮套单向阀，所述止浆体5由滤失土工布4包裹机制砂3组成，止浆体5在承压扩径装置8的腔体内与腔壁紧密贴合，承压扩径装置8的内径是注浆管2的内径的1.5倍。

所述承压扩径装置8包括承压变径6与外丝接头7，二者通过丝扣连接。

本实施例的使用步骤如下：

(1)用滤失土工布4将机制砂3包裹制成止浆体5，将止浆体5置入承压变径6与外丝接头7所组成的承压扩径装置8的腔体内，制作两个承压扩径装置8。

(2)将两个承压扩径装置6用三根注浆管2连接。

(3)在模型实验系统内预埋装配好的分段注浆装置，封堵离进浆口最远的注浆管2端部，对模型实验系统进行填料，密封。

(4)连接好相关注浆管路，打开阀门13进行注浆，待达到注浆结束标准时关闭阀门13。

(5)待浆液固结一段时间，强度达到设计要求时，拆下活节9，本次注浆段完成。

(6)利用自制螺旋钻头将第一个承压扩径装置8中的滤失土工布4破坏，之后用低压水进行冲洗，冲刷掉注浆管2内存留的滤失土工布4和机制砂3。

(7)连接好相关注浆管路，进行下一次注浆，重复步骤(4)至(6)，进行三次注浆，最终得第一注浆段10、第二注浆段11、第三注浆段12。

Claims (2)

1.一种适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置的使用方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1)：将滤失土工布(4)包裹机制砂(3)的止浆体(5)，置入承压扩径装置(8)的腔体内；

步骤2)：根据注浆段数，将相应数目的承压扩径装置(8)用注浆管(2)连接；

步骤3)：在模型实验系统内预埋装配好的分段注浆装置，对模型实验系统进行填料，密封；

步骤4)：注浆结束后，待浆液固结一段时间，强度达到设计要求时，将前一个承压扩径装置(8)中的滤失土工布(4)破坏，并冲刷掉注浆管(2)内存留的滤失土工布(4)和机制砂(3)；

步骤5)：再连接好相关注浆管路，进行下一次注浆，直到达到预定的分段注浆次数为止。

2.如权利要求1所述的适用于注浆模型实验的前进式分段注浆装置的使用方法，其特征是：具体步骤如下：

步骤1)：用滤失土工布(4)将机制砂(3)包裹制成止浆体(5)，将止浆体(5)置入承压变径(6)与外丝接头(7)所组成的承压扩径装置(8)的腔体内；

步骤2)：根据注浆段数，将相应数目的承压扩径装置(8)用注浆管(2)连接；

步骤3)：在模型实验系统内预埋装配好的分段注浆装置，对模型实验系统进行填料，密封；

步骤4)：连接好相关注浆管路，打开控制注浆管路的阀门(13)进行注浆，待达到注浆结束标准时关闭阀门(13)，结束注浆；

步骤5)：待浆液固结一段时间，强度达到设计要求时，拆下连接注浆泵(14)与分段注浆装置的活节(9)；

步骤6)：利用螺旋钻头将第一个承压扩径装置(8)中的滤失土工布(4)破坏，之后用低压水进行冲洗，冲刷掉注浆管(2)内存留的滤失土工布(4)和机制砂(3)；

步骤7)：连接好相关注浆管路，进行下一次注浆，重复步骤4)至步骤6)，直到达到预定的分段注浆次数为止。