CN104458425B - 一种岩土工程注浆效果评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩土工程注浆效果评价装置，该注浆效果评价装置包括一个储浆桶，和一个与储浆桶相连通的通过带压力显示的千斤顶施力的模型箱；储浆桶包括通过隔板隔隔开并保持连通的A储浆桶、B储浆桶，设有连通至模型箱的注浆管；模型箱设于外围模型箱框架内固定在上表面架设有可移动钢板的底板上，模型箱的顶部和侧部设有带压力显示的千斤顶，各带压力显示的千斤顶分别通过反力架固定，顶部通过接口槽与外围模型箱表面钢板相接；模型箱侧壁设有延伸进其箱体内且与储浆桶相连通的小导管；模型箱可沿外围模型箱框架移出且可拆卸。该装置操作简单、方便，可用于岩土工程注浆效果评价，以实现实际工程注浆参数和工艺优化。

Description

一种岩土工程注浆效果评价装置

技术领域

本发明涉及一种岩土工程注浆效果评价装置，尤其涉及一种破碎岩体隧道注浆模型及其效果评价装置。

背景技术

随着隧道、基坑、边坡等岩土工程的规模建设，对既有岩体进行加固以保证岩体和结构稳定性的超前小导管注浆技术已得到广泛应用。然注浆理论的发展明显滞后于其工程应用，其中，注浆效果评价方面尤为显著。由于地下工程的隐蔽性，注浆效果评价不可能通过对岩体进行大规模的破坏性检测进行，只能采取局部钻孔取样的方式。此种方法存在如下缺点：(1)现场取样进行室内物理性能试验，影响工程施工进度；(2)由于工程所处地质条件的复杂性和多边形，试验段注浆效果评价结果不能直接应用于未施工工程；(3)由于岩体中空洞、裂隙以及薄弱结构面等的存在，现场局部取样无法确定注浆浆液扩散范围、合理的注浆压力等注浆参数，也就无法对注浆效果进行定量评价。因此，如何通过室内模型试验装置，有效还原隧道等地下工程现场注浆，确定注浆浆液配比、浆液扩散半径、注浆压力等参数，已成为隧道等岩土工程注浆效果评价的新的方向。

现有室内注浆模型及其注浆效果评价装置，多未考虑实际工程中岩体构造应力场的影响，亦不能对浆液扩散半径进行过程观测。

发明内容

针对上述背景技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种能够考虑工程实际围岩压力，确定注浆浆液配比、浆液扩散半径、注浆压力等参数的注浆效果评价装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种岩土工程注浆效果评价装置，包括一个储浆桶，和一个与储浆桶相连通的通过带压力显示的千斤顶施力的模型箱；

所述储浆桶包括通过隔板隔隔开并保持连通的A储浆桶、B储浆桶，所述A储浆桶和B储浆桶上方设有进浆口和压力表，侧壁设有连通空气压缩机的进气口，底部设有连通至模型箱的注浆管；

所述模型箱设于外围模型箱内，并固定在上表面架设有可移动钢板的底板上，所述模型箱的顶部设有两个竖直带压力显示的千斤顶，侧部设有一个水平带压力显示的千斤顶；各带压力显示的千斤顶底部分别通过反力架固定，顶部通过接口槽与外围模型箱表面钢板相接；

所述模型箱侧壁设有延伸进其箱体内且与储浆桶相连通的小导管；模型箱能够沿外围模型箱移出且能够拆卸。

进一步地，所述模型箱为钢化玻璃模型箱，钢化玻璃模型箱采用四面能够拆卸的钢化玻璃连接，上部盖板与加载侧选用10mm厚钢板；小导管与钢化玻璃模型箱相接触处通过密封法兰密封。

进一步地，所述小导管延伸进钢化玻璃模型箱箱体内部300～1800mm，小导管与钢化玻璃模型箱箱体侧壁预留有100～200mm，作为岩土体止浆墙。

进一步地，所述外围模型箱由角钢围成框架夹持其箱体，箱体一侧钢板能够移动以使外围模型箱与钢化玻璃模型箱紧密接触。

进一步地，所述两个竖直带压力显示的千斤顶分别通过连接在外围模型箱框架上的螺杆架设一个水平设置的反力架Ⅰ支撑；所述水平带压力显示的千斤顶通过连接在外围模型箱框架上的螺杆架设一个水平设置的反力架Ⅱ支撑。

进一步地，所述外围模型箱钢板上焊接有与带压力显示的千斤顶头相接的接口槽。

进一步地，所述带压力显示的千斤顶与油压泵相连。

进一步地，所述带压力显示的千斤顶为双向带压力显示的千斤顶。

进一步地，所述A储浆桶和B储浆桶底部连通至模型箱的注浆管通过一个三通管连接混合注浆管至小导管。

进一步地，所述注浆管上分别设置有流量计与调速阀门；A储浆桶、B储浆桶下部分别设有开关阀门。

本发明的有益效果在于，该装置既能进行纯水泥浆单液注浆，又能进行(水泥、水玻璃等)双液注浆，并能够通过带压力显示的千斤顶施加给模型箱等同原位注浆处的环境压力，透过钢化玻璃可直观观察浆液扩散情况。模型箱可自由移动，方便试验模型的制作。注浆效果评价装置操作简单、方便，可用于岩土工程注浆效果评价，以实现实际工程注浆参数和工艺优化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是模型箱示意图。

图中：1、钢化玻璃模型箱；2、外围模型箱框架；3、底板；4、可移动钢板；5、注浆小导管，6、螺杆Ⅰ；7、竖直带压力显示的千斤顶；8、反力架Ⅰ；9、接口槽；10、水平带压力显示的千斤顶；11、顶部盖板；12、A储浆桶进浆口；13、B储浆桶进浆口；14、高强螺栓；15、隔板；16、调压阀；17、压力表Ⅰ；18、调速阀门；19、A注浆管；20、B注浆管；21、A储浆桶开关阀门；22、B储浆桶开关阀门；23、混合阀门；24、A储浆桶；25、B储浆桶；26、通气管路；27、压力表Ⅱ；28、空气压缩机；29、混合注浆管；30、外围模型箱侧部钢板；31、反力架Ⅱ；32、螺杆Ⅱ；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方法对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种岩土工程注浆效果评价装置，它包括一个储浆桶，和一个与储浆桶相连通的通过带压力显示的千斤顶施力的模型箱，其中：

储浆桶包括通过隔板隔15隔开并保持连通的A储浆桶24、B储浆桶25，A储浆桶24和B储浆桶25上方分别设有独立的A储浆桶进浆口12、B储浆桶进浆口13和压力表Ⅱ27；侧壁设有通过连通通气管路26连通的空气压缩机28的进气口，进气口上设有调压阀16；A储浆桶24底部设有连通至模型箱的A注浆管19，B储浆桶25底部设有连通至模型箱的B注浆管20，A注浆管19上设有A储浆桶开关阀门21，B注浆管20上设有B储浆桶开关阀门22，A注浆管19和B注浆管20上均设有调速阀门18和压力表Ⅰ17；A注浆管19和B注浆管20通过一个三通管连接混合注浆管29，三通管侧连接有混合阀门23；混合注浆管29与模型箱上的小导管5相连。

参见图1并结合图2所示，模型箱设于外围模型箱框架2内，并固定在上表面架设有可移动钢板4的底板3上，模型箱的顶部设有两个竖直带压力显示的千斤顶7，侧部设有一个水平带压力显示的千斤顶10；两个竖直带压力显示的千斤顶7分别通过连接在外围模型箱框架2上的螺杆Ⅰ6架设一个水平设置的反力架Ⅰ8支撑；竖直带压力显示的千斤顶7底部固定在反力架Ⅰ8上，竖直带压力显示的千斤顶7顶端通过接口槽9与模型箱的盖板11相连。水平带压力显示的千斤顶10通过连接在外围模型箱框架2上的螺杆Ⅱ32架设一个水平设置的反力架Ⅱ31支撑；水平带压力显示的千斤顶10底部固定在反力架Ⅱ31上，水平带压力显示的千斤顶10顶端通过接口槽9与模型箱侧部钢板30相连。

所用带压力显示的千斤顶为双向带压力显示的千斤顶。带压力显示的千斤顶通过反力架在竖直和水平方向，同时对外围箱体施压，压力的大小是根据现场施工测量的土压力为基准换算出的集中压力，其中带压力显示的千斤顶在竖直方向对称布置，在水平方向上对称的布置，具体位置见图2所示。

模型箱侧壁设有延伸进其箱体内且与储浆桶相连通的小导管5；模型箱能够沿外围模型箱框架2移出且能够拆卸。外围模型箱框架2由角钢围成框架，箱体一侧的侧钢板30能够移动以使外围模型箱框架2与钢化玻璃模型箱紧密接触；外围模型箱框架2止浆墙侧角钢骨架可通过可移动钢板4上的螺孔及模型箱一侧角钢骨架上的螺孔调整位置。

该装置的模型箱为钢化玻璃模型箱1，钢化玻璃模型箱1采用四面能够拆卸的钢化玻璃连接，由1.5cm厚钢化玻璃组成，为了还原真实的注浆效果，外围箱体的尺寸可根据钢化玻璃模型箱调整，模型箱尺寸为500mm×500mm×1000mm。上部盖板和一侧加载板选用10mm厚钢板并可自由移动；钢板上焊接接口槽9，便于带压力显示的千斤顶头的可靠连接。

小导管5与钢化玻璃模型箱1进浆侧相接触处通过密封法兰密封。注浆管为现场用注浆小导管，其长度为1.3m，小导管5延伸进钢化玻璃模型箱箱体内部300～1800mm，小导管5与钢化玻璃模型箱箱体侧壁预留有100～200mm，作为岩土体止浆墙。

如图2所示，注浆工作开始前，推出可移动钢板4，将外围模型箱框架2和钢化玻璃模型箱1组装，然后和水平加载侧的钢板通过螺栓固定在可移动钢板上，并和外围模型箱2止浆墙侧部角钢框架通过非加载侧及底板上的螺孔调整与内部钢化玻璃模型箱的距离，保证外围模型箱框架2与钢化玻璃模型箱1紧密接触。

制作现场试样，预埋小导管5，小导管与钢化玻璃接触地方用密封法兰密封，小导管深入箱体内部300～1800mm，预留100～200mm岩土体作为止浆墙。

待试样制作完成后，将可移动钢板4通过轮子及导轨运送至底板3上，通过底板3上的螺孔将可移动钢板4固定，将顶部钢板11盖上，将反力架Ⅰ8通过螺杆6和固定在外围模型箱框架2上，外围模型箱框架2采用高强螺栓14连接。将两个竖直带压力显示的千斤顶7固定在反力架Ⅰ8上，使竖直带压力显示的千斤顶头部通过接口槽9与盖板11相连。将带压力显示的千斤顶与油压泵相连，手动加压并控制稳定压力。

水平加载反力架Ⅱ31，通过连接在外围模型箱框架2上的螺杆Ⅱ32和高强螺栓相连，固定好水平带压力显示的千斤顶10，移除加载侧和可移动钢板4之间的螺栓，使钢板可自由移动，将水平带压力显示的千斤顶10与油压泵相连，手动加压并控制稳定压力，恒压一定时间后，连接注浆管开始注浆。

注浆开始前，组装并清洗注浆机设备，储浆桶中注入清水，根据试验的要求通过控制调压阀调速阀门18控制两种浆液的配比，然后在A储浆桶24、B储浆桶25中注入不同的浆液通过控制开关阀门21、22实现单液或者双液的注浆。

空气压缩机28产生的高压气体经过通气管道26及调压阀16进入储浆桶中，根据压力表Ⅱ27的读数，调节调压阀16至压力达到所需注浆压力，打开开关阀门(单液打开开关阀门21，双液打开开关阀门21和22)，浆液通过A注浆管19、B注浆管20进入混合阀门23，再由混合注浆管29进入到小导管内，待压力表Ⅰ17读数不再发生明显变化时，停止注浆。注浆完成后拆掉注浆管与小导管连接，清洗设备，养护一定时间后推出可移动钢板4，拆掉螺栓，对试件进行切割，观察浆液扩散范围及进行强度、透水性测试。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，包括一个储浆桶，和一个与储浆桶相连通的通过带压力显示的千斤顶施力的模型箱；

所述储浆桶包括通过隔板(15)隔开并保持连通的A储浆桶(24)、B储浆桶(25)，所述A储浆桶(24)和B储浆桶(25)上方设有进浆口和压力表(27)，侧壁设有连通空气压缩机(28)的进气口，底部设有连通至钢化玻璃模型箱(1)的注浆管；

所述钢化玻璃模型箱(1)设于外围模型箱框架(2)内，并固定在上表面架设有可移动钢板(4)的底板(3)上，所述模型箱的顶部设有两个竖直带压力显示的千斤顶(7)，侧部设有一个水平带压力显示的千斤顶(10)，各带压力显示的千斤顶底部分别通过反力架固定，顶部通过接口槽(9)与外围模型箱表面钢(11)板相接；

所述钢化玻璃模型箱(1)侧壁设有延伸进其箱体内且与储浆桶相连通的小导管(5)；钢化玻璃模型箱(1)能够沿外围模型箱框架(2)移出且能够拆卸；

所述两个竖直带压力显示的千斤顶(7)分别通过连接在外围模型箱框架(2)上的螺杆Ⅰ(6)架设一个水平设置的反力架Ⅰ(8)支撑；所述水平带压力显示的千斤顶(10)通过连接在外围模型箱框架(2)上的螺杆Ⅱ(32)架设一个水平设置的反力架Ⅱ(31)支撑；

所述外围模型箱钢板上焊接有与带压力显示的千斤顶头相接的接口槽；

所述带压力显示的千斤顶为双向带压力显示的千斤顶。

2.根据权利要求1所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述模型箱为钢化玻璃模型箱(1)，钢化玻璃模型箱(1)采用四面能够拆卸的钢化玻璃连接，上部盖板与侧部加载板选用10mm的钢板；小导管(5)与钢化玻璃模型箱(1)相接触处通过密封法兰密封。

3.根据权利要求2所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述小导管(5)延伸进钢化玻璃模型箱箱体内部300～1800mm，小导管(5)与钢化玻璃模型箱(1)箱体侧壁预留有100～200mm，作为岩土体止浆墙。

4.根据权利要求1所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述外围模型箱框架(2)由角钢围成框架夹持其箱体，箱体一侧的侧钢板(30)能够移动以使外围模型箱框架(2)与钢化玻璃模型箱(1)紧密接触。

5.根据权利要求1所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述带压力显示的千斤顶与油压泵相连。

6.根据权利要求1所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述A储浆桶(24)和B储浆桶(25)底部连通至模型箱的注浆管通过一个三通管连接混合注浆管(29)至小导管(5)。

7.根据权利要求1所述的岩土工程注浆效果评价装置，其特征在于，所述注浆管上分别设置有流量计(17)与调速阀门(18)；A储浆桶(24)、B储浆桶(25)下部分别设有开关阀门。