CN106706845B - 一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置及方法，装置包括注浆模块、储浆模块和软导管组件，注浆模块和储浆模块通过软导管组件连接，软导管组件上设有注浆调节阀组件，用以控制储浆模块向注浆模块内注入的浆体量和气压量；方法包括：通过储浆模块向注浆模块加注浆液至预设最高液面；注浆模块通过出浆口开始注浆；在压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，注浆模块通过储浆模块补充浆液，同时出浆口持续向外界注浆，并在注浆模块内浆液补充完成后等待下一次浆液补充。与现有技术相比，本发明具有注浆压力稳定、注浆持续性好以及操作简单方便等优点。

Description

一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置及方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域中的注浆工程领域，尤其是涉及一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置及方法。

背景技术

注浆工程在土体加固与改良中应用愈发广泛。注浆效果如何以及浆液扩散规律在工程实践中多数情况下是无法直观分析的，注浆理论的研究需要大力发展。模拟试验可以通过大量性和重复性尽可能多地模拟实际情况，因此注浆模拟试验是注浆工程研究中的重要方法。

目前现场施工所用的液压式、挤压式与活塞式注浆泵，都是通过一吸一排的方式来完成注浆过程的。当前使用的室内试验注浆泵也是依据现场注浆泵原理设计的，仍然是使用“一吸一排”的方式，在注浆压力的稳定性、注浆的连续性上仍有很大不足，对模拟注浆效果有着不可忽略的影响。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置，包括注浆模块、储浆模块和软导管组件，所述注浆模块和储浆模块通过软导管组件连接，所述软导管组件上设有注浆调节阀组件，用以控制储浆模块向注浆模块内注入的浆体量和气压量。

所述注浆模块包括注浆罐和支撑注浆罐的注浆罐底座，所述注浆罐的侧部与软导管组件连接，所述注浆罐上设有稳压器、注浆压力表、压力传感器、出浆口和出浆口阀门，所述稳压器位于注浆罐顶部，与注浆压力表连接，所述压力传感器位于注浆罐内部底面上，所述出浆口位于注浆罐底部，通过出浆口阀门控制开关。

所述注浆罐底座上设有注浆罐万向轮。

所述储浆模块包括储浆罐和支撑储浆罐的升降组件，所述储浆罐的侧部与软导管组件连接，所述储浆罐上设有入浆口、入浆口封盖、压力调节阀和储浆压力表，所述入浆口位于储浆罐的顶部，上部与入浆口封盖连接，所述压力调节阀位于储浆罐的顶部，并与储浆压力表连接。

所述升降组件包括升降弹簧、升降伸缩杆和升降底座，所述升降弹簧分别与储浆罐、升降伸缩杆和升降底座连接，所述升降伸缩杆分别与储浆罐和升降底座连接，所述升降底座上设有储浆罐万向轮。

所述软导管组件包括气体软导管和液体软导管，所述注浆调节阀组件包括注浆气体调节阀和注浆液体调节阀，所述注浆气体调节阀与气体软导管连接，所述注浆液体调节阀与液体软导管连接。

一种利用如上所述的室内模拟注浆试验装置实现的室内模拟注浆试验方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

s1)注浆气体调节阀、压力调节阀和出浆口阀门关闭，注浆液体调节阀打开，通过储浆模块向注浆模块加注浆液至预设最高液面；

s2)注浆液体调节阀关闭，稳压器启动，出浆口阀门在注浆罐内的压力达到注浆压力阈值并稳定后打开，注浆模块通过出浆口开始注浆；

s3)在压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，注浆模块通过储浆模块补充浆液，同时出浆口持续向外界注浆，并在注浆模块内浆液补充完成后返回步骤s3)。

所述步骤s3)具体为：

s31)在压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，入浆口封盖打开，储浆模块通过入浆口补充浆液；

s32)入浆口封盖关闭，注浆气体调节阀打开，储浆模块通过气体软导管补充气体；

s33)在注浆压力表和储浆压力表压力值相等时，注浆液体调节阀打开，注浆模块通过液体软导管补充浆液至预设最高液面；

s34)注浆气体调节阀和注浆液体调节阀关闭，压力调节阀和入浆口封盖打开释放储浆模块的压力，返回步骤s31)。

所述压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时压力传感器的示数下降值具体为：

ΔP＝ρgΔH

其中，ΔP为压力传感器的示数下降值，ρ为浆液密度，g为重力加速度，ΔH为预设最高液面和预设最低液面的液面高度差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过设置储浆模块，在注浆模块注浆达到最低液面时进行浆液的补充，与传统的注浆泵相比，无需一吸一排，保证了注浆的连续性。

(2)在通过储浆模块向注浆模块加注浆液的过程中，通过控制注浆压力表和储浆压力表的示数保持一致，确保储浆模块和注浆模块内的气体压强相等，保证了注浆模块内出浆口出浆的稳定性。

(3)注浆模块上设有稳压器，进一步保证了出浆口出浆的稳定性。

(4)注浆罐底座和储浆罐底座上均设有万向轮，便于整个装置进行移动，灵活性强，扩大了装置的使用范围。

(5)储浆罐下设有升降组件，可以调节储浆罐的高度，进而便于控制储浆罐向注浆罐加注浆液的速度，提升了装置使用的方便程度。

(6)通过储浆模块向注浆模块补充浆液的过程中，在补充完成后，压力调节阀和入浆口封盖打开释放储浆模块的压力，避免了储浆模块压力过大而造成的损坏，增强了试验的安全程度。

(7)通过压力传感器的示数下降值来判断注浆模块内的浆液是否达到预设最低界面，判断方式简单直观，增强了操作的方便性。

附图说明

图1为稳压连续的室内模拟注浆试验装置的结构示意图；

图2为稳压连续的室内模拟注浆试验方法的流程图；

其中，11为注浆罐，12为注浆罐底座，13为稳压器，14为注浆压力表，15为压力传感器，16为出浆口，17为出浆口阀门，21为储浆罐，22为升降弹簧，23为升降伸缩杆，24为升降底座，25为入浆口，26为入浆口封盖，27为压力调节阀，28为储浆压力表，31为气体软导管，32为液体软导管，41为注浆气体调节阀，42为注浆液体调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示为本实施例中提供的稳压连续的室内模拟注浆试验装置，包括注浆模块、储浆模块和软导管组件，注浆模块和储浆模块通过软导管组件连接，软导管组件上设有注浆调节阀组件，用以控制储浆模块向注浆模块内注入的浆体量和气压量。

其中，注浆模块包括注浆罐11和支撑注浆罐11的注浆罐底座12，注浆罐11的侧部与软导管组件连接，注浆罐11上设有稳压器13、注浆压力表14、压力传感器15、出浆口16和出浆口阀门17，稳压器13位于注浆罐11顶部，与注浆压力表14连接，压力传感器15位于注浆罐11内部底面上，出浆口16位于注浆罐11底部，通过出浆口阀门17控制开关。注浆罐底座12上设有注浆罐万向轮。储浆模块包括储浆罐21和支撑储浆罐21的升降组件，储浆罐21的侧部与软导管组件连接，储浆罐21上设有入浆口25、入浆口封盖26、压力调节阀27和储浆压力表28，入浆口25位于储浆罐21的顶部，上部与入浆口封盖26连接，压力调节阀27位于储浆罐21的顶部，并与储浆压力表28连接。升降组件包括升降弹簧22、升降伸缩杆23和升降底座24，升降弹簧22分别与储浆罐21、升降伸缩杆23和升降底座24连接，升降伸缩杆23分别与储浆罐21和升降底座24连接，升降底座24上设有储浆罐万向轮。软导管组件包括气体软导管31和液体软导管32，注浆调节阀组件包括注浆气体调节阀41和注浆液体调节阀42，注浆气体调节阀41与气体软导管31连接，注浆液体调节阀42与液体软导管32连接。

如图2所示为利用上述装置进行室内模拟注浆试验的试验方法，主要包括下列三个步骤：

s1)注浆气体调节阀41、压力调节阀27和出浆口阀门17关闭，注浆液体调节阀42打开，通过储浆模块向注浆模块加注浆液至预设最高液面；

s2)注浆液体调节阀42关闭，稳压器13的气压泵启动，出浆口阀门17在注浆罐11内的压力达到注浆压力阈值并稳定后打开，注浆模块通过出浆口16开始注浆；

s3)在压力传感器15显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，注浆模块通过储浆模块补充浆液，同时出浆口16持续向外界注浆，并在注浆模块内浆液补充完成后返回步骤s3)。

依照上述方法进行的具体工作流程如下：通过注浆罐底座12和升降底座24上的万向轮移动整个装置至实验处，调节升降弹簧22，带动升降调节杆23移动从而保证注浆罐11的高度低于储浆罐21的高度，开始注浆时，注浆气体调节阀41、压力调节阀27和出浆口阀门17首先处于关闭状态，注浆液体调节阀42开启，通过储浆罐21向注浆罐11加满浆液，但是需要保证注浆罐11内的液体高度不高于注浆罐11与气体软导管31的接口的高度，然后关闭注浆液体调节阀42。启动稳压器13的气压泵，待注浆罐11内的压力达到注浆压力并稳定后，开启出浆口阀门17开始注浆。当注浆罐11内的液面达到预设最低液面时，压力传感器15表示应开始补充浆液，通过入浆口25向储浆罐21加入浆液，之后关闭入浆口封盖26，打开注浆气体调节阀41，待注浆压力表14和储浆压力表28的压力值一致时，打开注浆液体调节阀42开始向注浆罐11补充浆液，补充完成后关闭注浆液体调节阀42和注浆气体调节阀41。打开压力调节阀27和入浆口封盖26释放储浆罐21内的压力，等待下一次浆液补充。在此一系列过程中出浆口16是在稳压连续注浆的。

注浆罐11内的液面达到预设最低液面的确定，是依据浆液面的降低使其产生的液压减小，利用液压差原理再结合压力传感器15，将预设最低液面换算成预设压力的下降值，当压力传感器15的读数达到了这个下降值时，立即开始想注浆罐11内补充浆液，关于下降值的具体计算公式为：

ΔP＝ρgΔH

其中，ΔP为压力传感器15的示数下降值，ρ为浆液密度，g为重力加速度，ΔH为预设最高液面和预设最低液面的液面高度差。

Claims (5)

1.一种稳压连续的室内模拟注浆试验装置，其特征在于，包括注浆模块、储浆模块和软导管组件，所述注浆模块和储浆模块通过软导管组件连接，所述软导管组件上设有注浆调节阀组件，用以控制储浆模块向注浆模块内注入的浆体量和气压量；

所述储浆模块包括储浆罐和支撑储浆罐的升降组件，所述储浆罐的侧部与软导管组件连接，所述储浆罐上设有入浆口、入浆口封盖、压力调节阀和储浆压力表，所述入浆口位于储浆罐的顶部，上部与入浆口封盖连接，所述压力调节阀位于储浆罐的顶部，并与储浆压力表连接；

所述升降组件包括升降弹簧、升降伸缩杆和升降底座，所述升降弹簧分别与储浆罐、升降伸缩杆和升降底座连接，所述升降伸缩杆分别与储浆罐和升降底座连接，所述升降底座上设有储浆罐万向轮；

所述注浆模块包括注浆罐和支撑注浆罐的注浆罐底座，所述注浆罐的侧部与软导管组件连接，所述注浆罐上设有稳压器、注浆压力表、压力传感器、出浆口和出浆口阀门，所述稳压器位于注浆罐顶部，与注浆压力表连接，所述压力传感器位于注浆罐内部底面上，所述出浆口位于注浆罐底部，通过出浆口阀门控制开关；

所述软导管组件包括气体软导管和液体软导管，所述注浆调节阀组件包括注浆气体调节阀和注浆液体调节阀，所述注浆气体调节阀与气体软导管连接，所述注浆液体调节阀与液体软导管连接。

2.根据权利要求1所述的稳压连续的室内模拟注浆试验装置，其特征在于，所述注浆罐底座上设有注浆罐万向轮。

3.一种利用如权利要求1所述的室内模拟注浆试验装置实现的室内模拟注浆试验方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

s1)注浆气体调节阀、压力调节阀和出浆口阀门关闭，注浆液体调节阀打开，通过储浆模块向注浆模块加注浆液至预设最高液面；

s2)注浆液体调节阀关闭，稳压器启动，出浆口阀门在注浆罐内的压力达到注浆压力阈值并稳定后打开，注浆模块通过出浆口开始注浆；

s3)在压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，注浆模块通过储浆模块补充浆液，同时出浆口持续向外界注浆，并在注浆模块内浆液补充完成后返回步骤s3)。

4.根据权利要求3所述的稳压连续的室内模拟注浆试验方法，其特征在于，所述步骤s3)具体为：

s31)在压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时，入浆口封盖打开，储浆模块通过入浆口补充浆液；

s32)入浆口封盖关闭，注浆气体调节阀打开，储浆模块通过气体软导管补充气体；

s33)在注浆压力表和储浆压力表压力值相等时，注浆液体调节阀打开，注浆模块通过液体软导管补充浆液至预设最高液面；

s34)注浆气体调节阀和注浆液体调节阀关闭，压力调节阀和入浆口封盖打开释放储浆模块的压力，返回步骤s31)。

5.根据权利要求3所述的稳压连续的室内模拟注浆试验方法，其特征在于，所述压力传感器显示注浆模块内的浆液达到预设最低液面时压力传感器的示数下降值具体为：

ΔP＝ρgΔH

其中，ΔP为压力传感器的示数下降值，ρ为浆液密度，g为重力加速度，ΔH为预设最高液面和预设最低液面的液面高度差。