CN107422083A - 多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，包括前后间隔设置的两条轨道、能够沿两条轨道行走的试验架、连接在试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶、注浆泵、水泵、注浆料收集桶、数据采集器和计算机；试验架包括轨道轮、支撑杆、杆板连接件、纵向梁和横向梁，裂隙模拟机构托架包括托架本体、支撑凸台和吊装板，裂隙模拟机构包括下底板、上顶板和垫板；本发明还公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟方法，包括步骤：一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验。本发明实现方便且成本低，功能完备，裂隙注浆实验室模拟的真实性好，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于裂隙注浆试验技术领域，具体涉及一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法。
背景技术
水害是地下工程施工中的主要自然灾害之一，是妨碍地下工程建设和发展的主要问题，我国煤田分布广，成煤时期多，赋存状态差异性大，煤矿水文地质条件复杂，矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井，透水事故时有发生，注浆法作为一项实用性强、应用范围广的工程技术，已被广泛的应用到煤矿、隧道、边坡、桥梁等各个领域，已成为我国地下工程水害防治的一种重要方法。
为了研究注浆过程及注浆效果，采用室内可视化模拟裂隙注浆试验法，如此，可以清楚地观察注浆过程中浆液的扩散规律、扩散形态及范围；注浆效果随着注浆压力、动水流速、裂隙倾角、裂隙结构表面粗糙度、浆液粘度时变性等因素的变化而变化，因此研制出能清晰反应注浆过程中各因素影响注浆效果的试验平台十分重要。如今，众多专家学者都对裂隙动水注浆试验平台有不同的设计和改进，但很少有人考虑结构表面粗糙度的模拟，虽然有个别学者以0.5mm的沙砾来模拟粗糙的结构表面，但是这样做不能有效的控制粗糙度，容易造成粗糙度不均匀；在真实环境下，新发育的裂隙和老裂隙的结构表面粗糙度肯定会有很大的差别，新发育裂隙由于水流冲刷时间短，所以结构表面粗糙度会比老裂隙更大，这必然会对注浆效果产生影响，但现有技术中还缺乏能够模拟这种差别的裂隙注浆实验室模拟装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、设计新颖合理、实现方便且成本低、功能完备、裂隙注浆实验室模拟的真实性好、实用性强、使用效果好、便于推广使用的多功能裂隙注浆实验室模拟装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道、能够沿两条轨道行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶、注浆泵、水泵、注浆料收集桶、数据采集器和与数据采集器相接的计算机；
所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道行走的四个轨道轮，每个所述轨道轮的顶部均设置有支撑杆，所述支撑杆上间隔设置有多个第一连接孔，所述支撑杆上套装有杆板连接件，所述杆板连接件通过连接在第一连接孔中的螺栓与支撑杆固定连接，位于两条轨道同一端的两根支撑杆顶部之间均固定连接有纵向梁，两根所述纵向梁之间固定连接有与纵向梁垂直的横向梁，所述横向梁的左端固定连接有滑轮组固定架，所述滑轮组固定架上安装有滑轮组，所述滑轮组上连接有吊装铁链；
所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体，所述托架本体的底部四个角上均设置有支撑凸台，所述支撑凸台上设置有轴承孔，所述轴承孔内安装有轴承，所述杆板连接件与轴承连接，所述托架本体的左侧面上设置有吊装板，所述吊装板上设置有与吊装铁链连接的吊装孔，所述托架本体宽度方向的两侧均设置有托架固定孔；
所述裂隙模拟机构包括下底板和上顶板，以及夹装在下底板和上顶板之间的垫板；所述下底板的左端顶部固定连接有挡水板，所述下底板上嵌入安装有位于挡水板旁侧的水槽箱，所述下底板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器的压力传感器安装孔，位于下底板左端的前两个压力传感器安装孔之间设置有注浆孔，所述注浆泵的注浆料入口通过第一浆料输送管与注浆料混合桶的注浆料出口连接，所述注浆泵的注浆料出口通过第二浆料输送管与注浆孔连接，所述下底板上位于压力传感器安装孔的两侧均设置有多个下底板固定孔；所述上顶板宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器的流速传感器安装孔，位于上顶板最左端的流速传感器安装孔左侧设置有用于将通过水泵加压后的水注入水槽箱内的入水孔，所述水泵的入水口与水源连接，所述水泵的出水口通过输水管与入水孔连接，所述上顶板上位于流速传感器安装孔的两侧均设置有多个上顶板固定孔；所述上顶板、垫板、下底板和托架本体通过依次连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内的固定螺栓固定连接；所述注浆料收集桶放置在下底板右端下方的地面上；
所述压力传感器的输出端和流速传感器的输出端均与数据采集器的输入端连接，所述数据采集器的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头，所述摄像头悬挂设置在横向梁的中部。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板与垫板之间设置有粗糙度结构面模拟片。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述粗糙度结构面模拟片由8～80目的砂纸制成。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述纵向梁通过竖向连接头固定连接在支撑杆顶部，所述纵向梁的两端均设置有用于连接竖向连接头的第二连接孔；所述横向梁通过横向连接头与纵向梁固定连接，所述纵向梁的中部设置有用于连接横向连接头的第三连接孔，所述横向梁的两端均设置有用于连接横向连接头的第四连接孔。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体的右侧底部靠近支撑凸台的位置固定连接有角度测量尺。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板的左端设置有三个挡水板固定孔，所述挡水板通过连接在所述挡水板固定孔内的螺栓固定连接在下底板左端顶部；所述下底板上设置有位于三个挡水板固定孔旁侧的水槽箱安装孔，所述水槽箱粘接在水槽箱安装孔内。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板由不锈钢板制成，所述垫板由不锈钢板制成，所述上顶板由四块亚克力板拼接构成，所述托架本体由不锈钢板制成。
上述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体上设置有多个结构孔。
本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便、功能完备、裂隙注浆实验室模拟的真实性好的多功能裂隙注浆实验室模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，具体过程为：
步骤101、将四个杆板连接件分别套装在四根支撑杆上，并采用连接在第一连接孔中的螺栓将杆板连接件与支撑杆固定，且使四个杆板连接件位于在同一平面上；
步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承与杆板连接件连接，从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上；
步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮移入轨道内；
步骤104、首先，将横向连接头套在横向梁的两端并用螺栓将横向连接头固定在横向梁上；接着，将滑轮组固定架固定连接在横向梁的左端，并将滑轮组安装在滑轮组固定架上；然后，将两个横向连接头分别与纵向梁连接并用螺栓固定；最后，分别在两根纵向梁的两端套装竖向连接头并采用螺栓将竖向连接头与纵向梁固定连接；
步骤105、首先，将经过步骤104组装的组合体通过竖向连接头套装在支撑杆上，并采用螺栓将竖向连接头与支撑杆固定连接；然后，在横向梁的中部悬挂摄像头；
步骤106、首先，采用螺栓将挡水板固定连接在下底板的左端顶部；接着，将下底板放入托架本体内，并在下底板上嵌入安装水槽箱；然后，在下底板上依次放上垫板和上顶板；最后，采用连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内固定螺栓固定连接上顶板、垫板、下底板和托架本体；
步骤107、将注浆泵的注浆料入口通过第一浆料输送管与注浆料混合桶的注浆料出口连接，并将注浆泵的注浆料出口通过第二浆料输送管与注浆孔连接；
步骤108、将水泵的入水口与水源连接，将水泵的出水口通过输水管与入水孔连接；
步骤109、将多个压力传感器分别对应插入多个压力传感器安装孔内，并将多个流速传感器分别对应插入多个流速传感器安装孔内；
步骤1010、将注浆料收集桶放置在下底板右端下方的地面上；
步骤二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角的光滑裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤201、首先，将杆板连接件与支撑杆松开；接着，将吊装铁链连接到吊装孔内；然后，通过滑轮组将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔中的螺栓将靠近滑轮组一端的杆板连接件与支撑杆固定，再采用连接在第一连接孔中的螺栓将靠近注浆料收集桶一端的杆板连接件与支撑杆固定；
步骤202、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶内；
步骤203、首先，调整注浆泵的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵和水泵；
步骤204、注浆泵将注浆料混合桶内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵将水源流出的水加压后注入水槽箱，待水槽箱内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器传输给计算机进行记录，流速传感器对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器传输给计算机进行记录，摄像头对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器传输给计算机进行记录；
步骤205、注浆料混合桶内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵和水泵，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶内；
步骤206、将注浆料收集桶放到电子秤上称量重量，再与步骤202中投入注浆料混合桶内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
上述的方法，其特征在于：步骤二之后还进行不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角一个粗糙度裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤301、首先，将连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内固定螺栓取下，并将上垫板和上顶板取下；然后，在下底板上依次放上粗糙度结构面模拟片、垫板和上顶板；最后，采用连接到上顶板固定孔、下底板固定孔和托架固定孔内固定螺栓固定连接上顶板、垫板、粗糙度结构面模拟片、下底板和托架本体；
步骤302、首先，将杆板连接件与支撑杆松开；接着，将吊装铁链连接到吊装孔内；然后，通过滑轮组将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔中的螺栓将靠近滑轮组一端的杆板连接件与支撑杆固定，再采用连接在第一连接孔中的螺栓将靠近注浆料收集桶一端的杆板连接件与支撑杆固定；
步骤303、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶内；
步骤304、首先，调整注浆泵的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵和水泵；
步骤305、注浆泵将注浆料混合桶内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵将水源流出的水加压后注入水槽箱，待水槽箱内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器传输给计算机进行记录，流速传感器对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器传输给计算机进行记录，摄像头对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器传输给计算机进行记录；
步骤306、注浆料混合桶内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵和水泵，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶内；
步骤307、将注浆料收集桶放到电子秤上称量重量，再与步骤303中投入注浆料混合桶内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明多功能裂隙注浆实验室模拟装置的结构紧凑，设计新颖合理，实现方便且成本低。
2、本发明多功能裂隙注浆实验室模拟装置的使用操作方便，通过设置支撑杆、第一连接孔和杆板连接件的连接结构来连接裂隙模拟机构，能方便地调节裂隙模拟机构的倾斜角度，进而能够模拟不同的裂隙倾角，为进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验提供了便利。
3、本发明通过设置粗糙度结构面模拟片，为进行不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验提供了便利，且能够用于模拟真实环境下新发育的裂隙和老裂隙的结构表面粗糙度的不同。
4、本发明的功能完备，能够用于进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验和不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验，实验记录的数据能够用于研究分析不同裂隙倾角对注浆效果的影响、用于研究分析不同粗糙度对注浆效果的影响和用于研究光滑裂隙与粗糙裂隙注浆效果的区别。
6、本发明的多功能裂隙注浆实验室模拟方法的方法步骤简单，实现方便，功能完备，裂隙注浆实验室模拟的真实性好。
7、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明的设计新颖合理，实现方便且成本低，功能完备，裂隙注浆实验室模拟的真实性好，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明多功能裂隙注浆实验室模拟装置的结构示意图。
图2为本发明试验架的主视图。
图3为本发明试验架的俯视图。
图4为本发明裂隙模拟机构托架的主视图。
图5为本发明裂隙模拟机构托架的俯视图。
图6为本发明裂隙模拟机构连接在裂隙模拟机构托架上后的结构示意图。
图7为图6的A部放大图。
图8为本发明裂隙模拟机构的俯视图。
图9为本发明下底板的俯视图。
图10为本发明上顶板的俯视图。
图11为本发明垫板的结构示意图。
图12为本发明粗糙度结构面模拟片的结构示意图。
图13为本发明数据采集器与其他各单元的连接关系示意图。
图14为本发明多功能裂隙注浆实验室模拟方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—挡水板； 2—上顶板； 3—下底板；
4—垫板； 5—水槽箱； 6—托架本体；
7—轴承； 8—固定螺栓； 9—轨道轮；
10—支撑杆； 11—轨道； 12—杆板连接件；
13—滑轮组； 14—竖向连接头； 15—横向连接头；
16—滑轮组固定架； 17—横向梁； 18—注浆料收集桶；
19—注浆泵； 20—水泵； 21—注浆料混合桶；
22—吊装铁链； 23—挡水板固定孔； 24—入水孔；
25—注浆孔； 26—压力传感器安装孔； 27—流速传感器安装孔；
28—纵向梁； 29—粗糙度结构面模拟片； 30—角度测量尺；
31—数据采集器； 32—压力传感器； 33—流速传感器；
34—第一连接孔； 35—支撑凸台； 36—轴承孔；
37—吊装板； 38—吊装孔； 39—托架固定孔；
40—第一浆料输送管； 41—第二浆料输送管； 42—下底板固定孔；
43—输水管； 44—上顶板固定孔； 45—摄像头；
46—水槽箱安装孔； 47—结构孔； 48—计算机。
具体实施方式
如图1～图11以及图13所示，本发明的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，包括前后间隔设置的两条轨道11、能够沿两条轨道11行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶21、注浆泵19、水泵20、注浆料收集桶18、数据采集器31和与数据采集器31相接的计算机48；
所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道11行走的四个轨道轮9，每个所述轨道轮9的顶部均设置有支撑杆10，所述支撑杆10上间隔设置有多个第一连接孔34，所述支撑杆10上套装有杆板连接件12，所述杆板连接件12通过连接在第一连接孔34中的螺栓与支撑杆10固定连接，位于两条轨道11同一端的两根支撑杆10顶部之间均固定连接有纵向梁28，两根所述纵向梁28之间固定连接有与纵向梁28垂直的横向梁17，所述横向梁17的左端固定连接有滑轮组固定架16，所述滑轮组固定架16上安装有滑轮组13，所述滑轮组13上连接有吊装铁链22；
具体实施时，所述支撑杆10的长度为2600mm，所述纵向梁28的长度为691mm，所述纵向梁28由厚度为3mm的不锈钢管制成；所述横向梁17的长度为2240mm；所述第一连接孔34的直径为6mm。通过调整杆板连接件12连接到在支撑杆10上不同高度的第一连接孔34中，能够调整所述裂隙模拟机构的倾角，进而模拟不同的裂隙倾角，裂隙倾角可达70°。
所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体6，所述托架本体6的底部四个角上均设置有支撑凸台35，所述支撑凸台35上设置有轴承孔36，所述轴承孔36内安装有轴承7，所述杆板连接件12与轴承7连接，所述托架本体6的左侧面上设置有吊装板37，所述吊装板37上设置有与吊装铁链22连接的吊装孔38，所述托架本体6宽度方向的两侧均设置有托架固定孔39；
具体实施时，所述轴承孔36的直径为32mm，所述吊装孔38的直径为30mm。
所述裂隙模拟机构包括下底板3和上顶板2，以及夹装在下底板3和上顶板2之间的垫板4；所述下底板3的左端顶部固定连接有挡水板1，所述下底板3上嵌入安装有位于挡水板1旁侧的水槽箱5，所述下底板3宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器32的压力传感器安装孔26，位于下底板3左端的前两个压力传感器安装孔26之间设置有注浆孔25，所述注浆泵19的注浆料入口通过第一浆料输送管40与注浆料混合桶21的注浆料出口连接，所述注浆泵19的注浆料出口通过第二浆料输送管41与注浆孔25连接，所述下底板3上位于压力传感器安装孔26的两侧均设置有多个下底板固定孔42；所述上顶板2宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器33的流速传感器安装孔27，位于上顶板2最左端的流速传感器安装孔27左侧设置有用于将通过水泵20加压后的水注入水槽箱5内的入水孔24，所述水泵20的入水口与水源连接，所述水泵20的出水口通过输水管43与入水孔24连接，所述上顶板2上位于流速传感器安装孔27的两侧均设置有多个上顶板固定孔44；所述上顶板2、垫板4、下底板3和托架本体6通过依次连接到上顶板固定孔44、下底板固定孔42和托架固定孔39内的固定螺栓8固定连接；所述注浆料收集桶18放置在下底板3右端下方的地面上；
具体实施时，所述下底板固定孔42的直径为14mm，相邻两个下底板固定孔42之间的间距为160mm；所述上顶板固定孔44的直径为14mm，相邻两个上顶板固定孔44之间的间距为160mm；所述托架固定孔39的直径为14mm，相邻两个托架固定孔39之间的间距为160mm。
具体实施时，所述压力传感器安装孔26和注浆孔25均匀设置，相邻两个压力传感器安装孔26之间的间距，以及压力传感器安装孔26和注浆孔25之间的间距均为150mm；所述压力传感器安装孔26的数量为10个，所述注浆孔25和压力传感器安装孔26的直径均为30mm；相邻两个流速传感器安装孔27之间的间距为175mm，所述入水孔24和流速传感器安装孔27的直径均为30mm；
将垫板4置于下底板3和上顶板2之间，能够改变裂隙模拟机构模拟的裂隙的开度，同时也起到了挡水封闭的作用，使实验过程中不会出现漏浆的现象。
所述压力传感器32的输出端和流速传感器33的输出端均与数据采集器31的输入端连接，所述数据采集器31的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头45，所述摄像头45悬挂设置在横向梁17的中部。
结合图12，本实施例中，所述下底板3与垫板4之间设置有粗糙度结构面模拟片29。具体实施时，所述粗糙度结构面模拟片29上设置有与设置在下底板3上的压力传感器安装孔26和注浆孔25相对应的孔。
本实施例中，所述粗糙度结构面模拟片29由8～80目的砂纸制成。具体实施时，设置不同粗糙度的粗糙度结构面模拟片29，能够模拟不同粗糙度的裂隙注浆。
本实施例中，如图1、图2和图3所示，所述纵向梁28通过竖向连接头14固定连接在支撑杆10顶部，所述纵向梁28的两端均设置有用于连接竖向连接头14的第二连接孔；所述横向梁17通过横向连接头15与纵向梁28固定连接，所述纵向梁28的中部设置有用于连接横向连接头15的第三连接孔，所述横向梁17的两端均设置有用于连接横向连接头15的第四连接孔。具体实施时，所述第二连接孔、第三连接孔和第四连接孔的直径均为4mm。
本实施例中，如图6所示，所述托架本体6的右侧底部靠近支撑凸台35的位置固定连接有角度测量尺30。测量时，在角度测量尺30的圆心位置处悬挂一根铅垂线，在调整所述裂隙模拟机构托架的角度时，铅垂线始终垂直于地面，通过查看铅垂线在角度测量尺30上的位置，就能够测量得到所述裂隙模拟机构托架的角度。
本实施例中，如图8和图9所示，所述下底板3的左端设置有三个挡水板固定孔23，所述挡水板1通过连接在所述挡水板固定孔23内的螺栓固定连接在下底板3左端顶部；如图9所示，所述下底板3上设置有位于三个挡水板固定孔23旁侧的水槽箱安装孔46，所述水槽箱5粘接在水槽箱安装孔46内。具体实施时，所述挡水板固定孔23的直径为6mm，所述水槽箱安装孔46为长度为90mm、宽度为500mm的方孔。
本实施例中，所述下底板3由不锈钢板制成，所述垫板4由不锈钢板制成，所述上顶板2由四块亚克力板拼接构成，所述托架本体6由不锈钢板制成。具体实施时，所述下底板3的长度为2200mm，宽度为600mm；所述垫板4的长度为2200mm，宽度为50mm，厚度可以设置成多种规格；四块所述亚克力板的长度分别为560mm、540mm、540mm和530mm，四块所述亚克力板的宽度均为600mm；所述托架本体6的长度为2215mm，宽度为620mm，厚度为5mm。考虑到裂隙模拟机构要模拟的裂隙的长度较长，若用一整块材料，则上顶板2中部挠度过大，故采用四块亚克力板拼接构成上顶板2。
本实施例中，如图5所示，所述托架本体6上设置有多个结构孔47。具体实施时，所述结构孔47的数量为五个，所述结构孔47沿托架本体6宽度方向的长度为400mm，所述结构孔47沿托架本体6长度方向的宽度为280mm；通过设置结构孔47，能够减轻所述裂隙模拟机构托架的自重，便于起吊。
具体实施时，所述轴承7为型号为6022ZZ/DDU的深沟球轴承。所述压力传感器32的型号为MIK-P300。所述注浆泵19为手摇注浆泵，所述手摇注浆泵的压力范围为0～1MPa。所述水泵20采用RGZ 15/20增压泵，所述水泵20压力范围为0～1MPa。所述注浆料收集桶18为由铁皮制成的长530mm、宽320mm、高260mm的矩形容器。
如图14所示，本发明的多功能裂隙注浆实验室模拟方法，包括以下步骤：
步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，具体过程为：
步骤101、将四个杆板连接件12分别套装在四根支撑杆10上，并采用连接在第一连接孔34中的螺栓将杆板连接件12与支撑杆10固定，且使四个杆板连接件12位于在同一平面上；
步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承7与杆板连接件12连接，从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上；
步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮9移入轨道11内；
步骤104、首先，将横向连接头15套在横向梁17的两端并用螺栓将横向连接头15固定在横向梁17上；接着，将滑轮组固定架16固定连接在横向梁17的左端，并将滑轮组13安装在滑轮组固定架16上；然后，将两个横向连接头15分别与纵向梁28连接并用螺栓固定；最后，分别在两根纵向梁28的两端套装竖向连接头14并采用螺栓将竖向连接头14与纵向梁28固定连接；
步骤105、首先，将经过步骤104组装的组合体通过竖向连接头14套装在支撑杆10上，并采用螺栓将竖向连接头14与支撑杆10固定连接；然后，在横向梁17的中部悬挂摄像头45；
步骤106、首先，采用螺栓将挡水板1固定连接在下底板3的左端顶部；接着，将下底板3放入托架本体6内，并在下底板3上嵌入安装水槽箱5；然后，在下底板3上依次放上垫板4和上顶板2；最后，采用连接到上顶板固定孔44、下底板固定孔42和托架固定孔39内固定螺栓8固定连接上顶板2、垫板4、下底板3和托架本体6；即将所述裂隙模拟机构连接到了所述裂隙模拟机构托架上；具体实施时，还在上顶板2的上表面上弹出5cm×5cm的网格线，这样能够更加方便地观察注浆材料在所述裂隙模拟机构上的流动距离；
步骤107、将注浆泵19的注浆料入口通过第一浆料输送管40与注浆料混合桶21的注浆料出口连接，并将注浆泵19的注浆料出口通过第二浆料输送管41与注浆孔25连接；
步骤108、将水泵20的入水口与水源连接，将水泵20的出水口通过输水管43与入水孔24连接；
步骤109、将多个压力传感器32分别对应插入多个压力传感器安装孔26内，并将多个流速传感器33分别对应插入多个流速传感器安装孔27内；
步骤1010、将注浆料收集桶18放置在下底板3右端下方的地面上；即将注浆料收集桶18放置在浆液流出口下端；
步骤二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角的光滑裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤201、首先，将杆板连接件12与支撑杆10松开；接着，将吊装铁链22连接到吊装孔38内；然后，通过滑轮组13将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔34中的螺栓将靠近滑轮组13一端的杆板连接件12与支撑杆10固定，再采用连接在第一连接孔34中的螺栓将靠近注浆料收集桶18一端的杆板连接件12与支撑杆10固定；具体实施时，可以通过查看角度测量尺30查看所述裂隙模拟机构的倾角，满足模拟实验预设倾角；例如，预设倾角为30°；
步骤202、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶21内；
步骤203、首先，调整注浆泵19的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵20的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵19和水泵20；例如，调整注浆泵19的压力为0.1MPa，调整水泵20的压力为0.1MPa；
步骤204、注浆泵19将注浆料混合桶21内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵20将水源流出的水加压后注入水槽箱5，待水槽箱5内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器32对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器31传输给计算机48进行记录，流速传感器33对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器31传输给计算机48进行记录，摄像头45对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器31传输给计算机48进行记录；
步骤205、注浆料混合桶21内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵19和水泵20，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶18内；具体实施时，步骤204的裂隙注浆模拟实验过程中，也会有被动水冲走的注浆材料流入注浆料收集桶18内；
步骤206、将注浆料收集桶18放到电子秤上称量重量，再与步骤202中投入注浆料混合桶21内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
具体实施时，所述电子秤的测量范围0-200kg。
具体实施时，步骤204和步骤206中记录的数据能够供实验人员评价分析注浆效果。通过调整步骤201中的预设倾角，并重复步骤201至步骤206，就能够研究分析不同裂隙倾角对注浆效果的影响。
本实施例中，步骤二之后还进行不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角一个粗糙度裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤301、首先，将连接到上顶板固定孔44、下底板固定孔42和托架固定孔39内固定螺栓8取下，并将上垫板4和上顶板2取下；然后，在下底板3上依次放上粗糙度结构面模拟片29、垫板4和上顶板2；最后，采用连接到上顶板固定孔44、下底板固定孔42和托架固定孔39内固定螺栓8固定连接上顶板2、垫板4、粗糙度结构面模拟片29、下底板3和托架本体6；
步骤302、首先，将杆板连接件12与支撑杆10松开；接着，将吊装铁链22连接到吊装孔38内；然后，通过滑轮组13将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔34中的螺栓将靠近滑轮组13一端的杆板连接件12与支撑杆10固定，再采用连接在第一连接孔34中的螺栓将靠近注浆料收集桶18一端的杆板连接件12与支撑杆10固定；具体实施时，可以通过查看角度测量尺30查看所述裂隙模拟机构的倾角，满足模拟实验预设倾角；例如，预设倾角为30°；
步骤303、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶21内；
步骤304、首先，调整注浆泵19的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵20的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵19和水泵20；例如，调整注浆泵19的压力为0.1MPa，调整水泵20的压力为0.1MPa；
步骤305、注浆泵19将注浆料混合桶21内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵20将水源流出的水加压后注入水槽箱5，待水槽箱5内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器32对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器31传输给计算机48进行记录，流速传感器33对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器31传输给计算机48进行记录，摄像头45对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器31传输给计算机48进行记录；
步骤306、注浆料混合桶21内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵19和水泵20，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶18内；具体实施时，步骤305的裂隙注浆模拟实验过程中，也会有被动水冲走的注浆材料流入注浆料收集桶18内；
步骤307、将注浆料收集桶18放到电子秤上称量重量，再与步骤303中投入注浆料混合桶21内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
具体实施时，所述电子秤的测量范围0-200kg。
具体实施时，步骤305和步骤307中记录的数据能够供实验人员评价分析注浆效果。重复步骤301至步骤307，就能够研究分析不同粗糙度对注浆效果的影响。通过步骤二以及步骤301至步骤307，能够研究光滑裂隙与粗糙裂隙注浆效果的区别。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：包括前后间隔设置的两条轨道(11)、能够沿两条轨道(11)行走的试验架、连接在所述试验架上的裂隙模拟机构托架和连接在所述裂隙模拟机构托架上的裂隙模拟机构，以及注浆料混合桶(21)、注浆泵(19)、水泵(20)、注浆料收集桶(18)、数据采集器(31)和与数据采集器(31)相接的计算机(48)；
所述试验架包括间隔布设且能够沿两条轨道(11)行走的四个轨道轮(9)，每个所述轨道轮(9)的顶部均设置有支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上间隔设置有多个第一连接孔(34)，所述支撑杆(10)上套装有杆板连接件(12)，所述杆板连接件(12)通过连接在第一连接孔(34)中的螺栓与支撑杆(10)固定连接，位于两条轨道(11)同一端的两根支撑杆(10)顶部之间均固定连接有纵向梁(28)，两根所述纵向梁(28)之间固定连接有与纵向梁(28)垂直的横向梁(17)，所述横向梁(17)的左端固定连接有滑轮组固定架(16)，所述滑轮组固定架(16)上安装有滑轮组(13)，所述滑轮组(13)上连接有吊装铁链(22)；
所述裂隙模拟机构托架包括板状的托架本体(6)，所述托架本体(6)的底部四个角上均设置有支撑凸台(35)，所述支撑凸台(35)上设置有轴承孔(36)，所述轴承孔(36)内安装有轴承(7)，所述杆板连接件(12)与轴承(7)连接，所述托架本体(6)的左侧面上设置有吊装板(37)，所述吊装板(37)上设置有与吊装铁链(22)连接的吊装孔(38)，所述托架本体(6)宽度方向的两侧均设置有托架固定孔(39)；
所述裂隙模拟机构包括下底板(3)和上顶板(2)，以及夹装在下底板(3)和上顶板(2)之间的垫板(4)；所述下底板(3)的左端顶部固定连接有挡水板(1)，所述下底板(3)上嵌入安装有位于挡水板(1)旁侧的水槽箱(5)，所述下底板(3)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装压力传感器(32)的压力传感器安装孔(26)，位于下底板(3)左端的前两个压力传感器安装孔(26)之间设置有注浆孔(25)，所述注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接，所述注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接，所述下底板(3)上位于压力传感器安装孔(26)的两侧均设置有多个下底板固定孔(42)；所述上顶板(2)宽度方向的中间位置处设置有一排用于安装流速传感器(33)的流速传感器安装孔(27)，位于上顶板(2)最左端的流速传感器安装孔(27)左侧设置有用于将通过水泵(20)加压后的水注入水槽箱(5)内的入水孔(24)，所述水泵(20)的入水口与水源连接，所述水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接，所述上顶板(2)上位于流速传感器安装孔(27)的两侧均设置有多个上顶板固定孔(44)；所述上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6)通过依次连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内的固定螺栓(8)固定连接；所述注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上；
所述压力传感器(32)的输出端和流速传感器(33)的输出端均与数据采集器(31)的输入端连接，所述数据采集器(31)的输入端还接有用于对裂隙注浆模拟过程进行图像采集的摄像头(45)，所述摄像头(45)悬挂设置在横向梁(17)的中部。
2.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)与垫板(4)之间设置有粗糙度结构面模拟片(29)。
3.按照权利要求2所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述粗糙度结构面模拟片(29)由8～80目的砂纸制成。
4.按照权利要求1或2所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述纵向梁(28)通过竖向连接头(14)固定连接在支撑杆(10)顶部，所述纵向梁(28)的两端均设置有用于连接竖向连接头(14)的第二连接孔；所述横向梁(17)通过横向连接头(15)与纵向梁(28)固定连接，所述纵向梁(28)的中部设置有用于连接横向连接头(15)的第三连接孔，所述横向梁(17)的两端均设置有用于连接横向连接头(15)的第四连接孔。
5.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体(6)的右侧底部靠近支撑凸台(35)的位置固定连接有角度测量尺(30)。
6.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)的左端设置有三个挡水板固定孔(23)，所述挡水板(1)通过连接在所述挡水板固定孔(23)内的螺栓固定连接在下底板(3)左端顶部；所述下底板(3)上设置有位于三个挡水板固定孔(23)旁侧的水槽箱安装孔(46)，所述水槽箱(5)粘接在水槽箱安装孔(46)内。
7.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述下底板(3)由不锈钢板制成，所述垫板(4)由不锈钢板制成，所述上顶板(2)由四块亚克力板拼接构成，所述托架本体(6)由不锈钢板制成。
8.按照权利要求1所述的多功能裂隙注浆实验室模拟装置，其特征在于：所述托架本体(6)上设置有多个结构孔(47)。
9.一种利用如权利要求4所述的装置进行多功能裂隙注浆实验室模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、安装多功能裂隙注浆实验室模拟装置，具体过程为：
步骤101、将四个杆板连接件(12)分别套装在四根支撑杆(10)上，并采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定，且使四个杆板连接件(12)位于在同一平面上；
步骤102、将所述裂隙模拟机构托架中的轴承(7)与杆板连接件(12)连接，从而使所述裂隙模拟机构托架连接在试验架上；
步骤103、将所述试验架与所述裂隙模拟机构托架的整体通过轨道轮(9)移入轨道(11)内；
步骤104、首先，将横向连接头(15)套在横向梁(17)的两端并用螺栓将横向连接头(15)固定在横向梁(17)上；接着，将滑轮组固定架(16)固定连接在横向梁(17)的左端，并将滑轮组(13)安装在滑轮组固定架(16)上；然后，将两个横向连接头(15)分别与纵向梁(28)连接并用螺栓固定；最后，分别在两根纵向梁(28)的两端套装竖向连接头(14)并采用螺栓将竖向连接头(14)与纵向梁(28)固定连接；
步骤105、首先，将经过步骤104组装的组合体通过竖向连接头(14)套装在支撑杆(10)上，并采用螺栓将竖向连接头(14)与支撑杆(10)固定连接；然后，在横向梁(17)的中部悬挂摄像头(45)；
步骤106、首先，采用螺栓将挡水板(1)固定连接在下底板(3)的左端顶部；接着，将下底板(3)放入托架本体(6)内，并在下底板(3)上嵌入安装水槽箱(5)；然后，在下底板(3)上依次放上垫板(4)和上顶板(2)；最后，采用连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)固定连接上顶板(2)、垫板(4)、下底板(3)和托架本体(6)；
步骤107、将注浆泵(19)的注浆料入口通过第一浆料输送管(40)与注浆料混合桶(21)的注浆料出口连接，并将注浆泵(19)的注浆料出口通过第二浆料输送管(41)与注浆孔(25)连接；
步骤108、将水泵(20)的入水口与水源连接，将水泵(20)的出水口通过输水管(43)与入水孔(24)连接；
步骤109、将多个压力传感器(32)分别对应插入多个压力传感器安装孔(26)内，并将多个流速传感器(33)分别对应插入多个流速传感器安装孔(27)内；
步骤1010、将注浆料收集桶(18)放置在下底板(3)右端下方的地面上；
步骤二、进行不同倾角光滑裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角的光滑裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤201、首先，将杆板连接件(12)与支撑杆(10)松开；接着，将吊装铁链(22)连接到吊装孔(38)内；然后，通过滑轮组(13)将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近滑轮组(13)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定，再采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近注浆料收集桶(18)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定；
步骤202、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶(21)内；
步骤203、首先，调整注浆泵(19)的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵(20)的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵(19)和水泵(20)；
步骤204、注浆泵(19)将注浆料混合桶(21)内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵(20)将水源流出的水加压后注入水槽箱(5)，待水槽箱(5)内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器(32)对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录，流速传感器(33)对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录，摄像头(45)对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录；
步骤205、注浆料混合桶(21)内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵(19)和水泵(20)，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶(18)内；
步骤206、将注浆料收集桶(18)放到电子秤上称量重量，再与步骤202中投入注浆料混合桶(21)内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤二之后还进行不同倾角不同粗糙度裂隙面的注浆模拟实验，其中，一个预设倾角一个粗糙度裂隙面的注浆模拟实验具体过程为：
步骤301、首先，将连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)取下，并将上垫板(4)和上顶板(2)取下；然后，在下底板(3)上依次放上粗糙度结构面模拟片(29)、垫板(4)和上顶板(2)；最后，采用连接到上顶板固定孔(44)、下底板固定孔(42)和托架固定孔(39)内固定螺栓(8)固定连接上顶板(2)、垫板(4)、粗糙度结构面模拟片(29)、下底板(3)和托架本体(6)；
步骤302、首先，将杆板连接件(12)与支撑杆(10)松开；接着，将吊装铁链(22)连接到吊装孔(38)内；然后，通过滑轮组(13)将所述裂隙模拟机构吊至预设所需高度且使所述裂隙模拟机构的倾角满足模拟实验预设倾角；最后，先采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近滑轮组(13)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定，再采用连接在第一连接孔(34)中的螺栓将靠近注浆料收集桶(18)一端的杆板连接件(12)与支撑杆(10)固定；
步骤303、将称量过重量的注浆材料投入注浆料混合桶(21)内；
步骤304、首先，调整注浆泵(19)的压力为模拟实验所需注浆压力，调整水泵(20)的压力为模拟实验所需动水压力；然后，开启注浆泵(19)和水泵(20)；
步骤305、注浆泵(19)将注浆料混合桶(21)内的注浆材料加压后注入所述裂隙模拟机构中，同时，水泵(20)将水源流出的水加压后注入水槽箱(5)，待水槽箱(5)内的水存满后，多余的水溢出到所述裂隙模拟机构中形成裂隙流，进行裂隙注浆模拟实验；裂隙注浆模拟实验过程中，压力传感器(32)对注浆压力进行实时检测边将检测到的注浆压力数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录，流速传感器(33)对动水流速进行实时检测边将检测到的动水流速数据通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录，摄像头(45)对裂隙注浆模拟过程进行图像采集并将采集到的图像通过数据采集器(31)传输给计算机(48)进行记录；
步骤306、注浆料混合桶(21)内的注浆材料注完后，裂隙注浆模拟实验完成，关闭注浆泵(19)和水泵(20)，所述裂隙模拟机构上流下的注浆材料流入注浆料收集桶(18)内；
步骤307、将注浆料收集桶(18)放到电子秤上称量重量，再与步骤303中投入注浆料混合桶(21)内的注浆材料的重量相减，计算得到在所述裂隙模拟机构中起封堵作用的注浆量注浆材料重量并记录为注浆量。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108169457A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 山东大学 | 一种可视化变开度裂隙注浆模型试验台及使用方法 |
| CN108562515A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-09-21 | 东北大学 | 一种裂隙岩体注浆浆液扩散多因素试验系统 |
| CN109342275A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-15 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法 |
| CN110108838A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-09 | 山东科技大学 | 一种定向钻孔注浆浆液扩散的模拟试验方法 |
| CN111948097A (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 粗糙裂隙内浆液扩散流变特性的试验设备及方法 |
| CN111983197A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-11-24 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院 | 一种考虑应力作用的裂隙岩体注浆模拟可视化试验系统及试验方法 |
| CN112268836A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-26 | 山东科技大学 | 确定试验所用浆液粘度的装置及试验方法 |
| CN114078356A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-22 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种模块化预制裂隙注浆实验装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103411751A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-27 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种可视化交叉裂隙动水注浆试验装置及方法 |
| CN203881511U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-10-15 | 山东大学 | 一种倾角可变的模拟裂隙注浆模型试验平台 |
| CN104713804A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-06-17 | 同济大学 | 一种获得浆液的留存率的方法及其所用试验系统 |
| US20160363691A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Petrochina Company Limited | Physical simulation method and experiment device of fracture-cavity carbonate reservoir hydrocarbon charge |
| CN207198125U (zh) * | 2017-09-07 | 2018-04-06 | 西安科技大学 | 一种裂隙注浆实验室模拟装置 |
-
2017
- 2017-09-07 CN CN201710801622.8A patent/CN107422083B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103411751A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-27 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种可视化交叉裂隙动水注浆试验装置及方法 |
| CN203881511U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-10-15 | 山东大学 | 一种倾角可变的模拟裂隙注浆模型试验平台 |
| CN104713804A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-06-17 | 同济大学 | 一种获得浆液的留存率的方法及其所用试验系统 |
| US20160363691A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Petrochina Company Limited | Physical simulation method and experiment device of fracture-cavity carbonate reservoir hydrocarbon charge |
| CN207198125U (zh) * | 2017-09-07 | 2018-04-06 | 西安科技大学 | 一种裂隙注浆实验室模拟装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 徐志鹏: "裂隙注浆模拟试验研究进展", 《建井技术》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108169457A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 山东大学 | 一种可视化变开度裂隙注浆模型试验台及使用方法 |
| CN108562515A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-09-21 | 东北大学 | 一种裂隙岩体注浆浆液扩散多因素试验系统 |
| CN108562515B (zh) * | 2018-03-27 | 2023-11-28 | 东北大学 | 一种裂隙岩体注浆浆液扩散多因素试验系统 |
| CN109342275A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-15 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法 |
| CN109342275B (zh) * | 2018-12-07 | 2021-01-08 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法 |
| CN110108838A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-09 | 山东科技大学 | 一种定向钻孔注浆浆液扩散的模拟试验方法 |
| CN110108838B (zh) * | 2019-04-24 | 2020-09-29 | 山东科技大学 | 一种定向钻孔注浆浆液扩散的模拟试验方法 |
| CN111948097A (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 粗糙裂隙内浆液扩散流变特性的试验设备及方法 |
| CN111983197A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-11-24 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院 | 一种考虑应力作用的裂隙岩体注浆模拟可视化试验系统及试验方法 |
| CN112268836A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-26 | 山东科技大学 | 确定试验所用浆液粘度的装置及试验方法 |
| CN114078356A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-22 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种模块化预制裂隙注浆实验装置及方法 |
| CN114078356B (zh) * | 2021-11-04 | 2024-04-09 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种模块化预制裂隙注浆实验装置及方法 |
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