CN107589047A - 一种室内动水注浆模拟的简易试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内动水注浆模拟的简易试验装置及试验方法，包括简易的供水装置、注浆系统、动水管路系统、监测系统及水循环系统，可通过采用不同的浆材、调整管道水流速等不同的工况，制定相应的试验方案，并通过透明的动水管路中观察浆液在管内扩散、沉积留存及封堵的现象，研究改变流场下浆液扩散留存封堵规律，研究浆液在动水管道扩散留存封堵的普遍规律。本发明试验装置具有低成本、简易操作、环保的特点，且通过试验能得到浆液留存封堵的现象及普遍规律，对岩溶地区大水管道注浆封堵工程设计具有一定参考价值。

Description

一种室内动水注浆模拟的简易试验装置及试验方法

技术领域

本发明公开了一种室内注浆模拟试验的新装置，具体涉及一种动水管道双液注浆模拟试验，具有操作简单、观察清晰、循环使用的特点，特别涉及一种改变管路流场条件下对注浆扩散沉积及封堵效果的研究。

背景技术

由于注浆工程的隐蔽性和复杂性，给注浆参数设计和注浆效果检验带来极大困难。实验室注浆模拟试验是确定注浆工程中注浆参数以及各因素对注浆效果影响规律的有效途径和方法。目前，国内外注浆模拟试验技术和方法研究较少，且没有研究在控流条件下即改变浆液流场对浆液扩散、沉积的影响。

发明内容

为解决现有注浆模拟试验效果不明显、且成本高的问题，本发明提供了一种新型简易注浆试验平台，该试验台不仅可以采用多种浆材进行注浆模拟试验，研究在流场改变条件下对浆液扩散沉积的影响，而且能实现浆液在动水管路中扩散沉积可视化的目的，同时能省去水泵及注浆泵，大大减少试验台成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，包括试验台，在所述的试验台上设有两个圆盛水筒，所述的两个圆盛水筒之间通过连通器连通，且其中一个圆盛水筒内部连接一个动水管路，动水管路上安装有注浆管，注浆管与盛液漏斗连接，浆液在自重作用下充分混合后即进入动水管路；在所述的动水管路的始端和末端均安装有控水阀门；且动水管路的末端与过滤池连通，且所述的过滤池与一个设置试验台底部的集水箱相连，所述的集水箱上安装一个按压器，通过所述的按压器将溶液按压到上部的圆盛水筒中，实现水的循环。

进一步的，在所述的动水管路上串联有流量计,通过流量计记录动水流量随时间变化规律，研究浆液在动水管道中沉积封堵规律.

进一步的，所述的动水管路采用亚克力有机玻璃管，单节长度1m，每节玻璃管之间通过法兰连接、橡胶圈密封，并通过打压试验检验其密封性；浆液在动水管路中扩散沉积，观察浆液扩散沉积及封堵情况。

进一步的，所述的浆液为水泥浆液、水玻璃浆液及新型注浆材料浆液。

进一步的，所述的注浆管为可加工的PVC小管，采用不同管径的PVC小管调节双液的配比。

进一步的，所述的两个圆盛水筒为亚克力圆盛水筒，所述的亚克力圆盛水筒标注刻线，圆盛水筒间通过连通器相连，通过按压器补水及溢流板溢水进行水源供给，保证两圆盛水筒初始水位不变，即初始速度不变；动水水流通过集水箱及沉淀池后通过回水管进行水流循环。

进一步的，所述的监测设备主要为法兰流量计、阀门及录像设备，通过调节阀门改变水流流速，通过流量计实时监测进行反馈并记录。

该装置的试验方法如下：

首先通过供水装置保持水流稳定，管道内流量计进行实时监测并通过入口调节阀调控管道内流速；

将配置好的水泥单液及另一种浆液分别放至盛液漏斗，浆液通过自重在动水管路入口处混合进入动水管路；

浆液在动水管路中扩散沉积，观察浆液扩散沉积及封堵情况，通过流量计记录动水流量随时间变化规律，研究浆液在动水管道中沉积封堵规律；调节出口处的控流阀门，观察浆液在流场改变条件下的扩散沉积封堵现象，通过记录阀门调节情况、动水流量、时间及扩散封堵长度，研究流场的改变对浆液在管路中的扩散封堵影响规律；浆液封堵管道后，及时拆卸法兰清理水泥结石体，使管路循环使用。

本发明的有益效果如下：

注浆工程具有隐蔽性与复杂性的特点，浆液在流速过快的过水通道中易被冲散，不仅给注浆封堵实施造成困难，而且大量浪费浆材。本装置基于注浆工程的隐蔽性的特点，设置多参数可调节的可视化管路，通过调节动水流速、改变不同浆材及流场改变等多种工况下，得到相应的浆液扩散封堵现象及试验数据。通过该装置进行试验后，得到浆液在动水管道内扩散封堵的普遍规律，尤其在改变流场的条件下对浆液封堵管道的影响，在成本较低、操作较易的条件下，有利于研究动水注浆扩散封堵机理，且对岩溶管道类型的注浆封堵工程有一定的参考价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：试验装置整体图；

图2：单节有机玻璃管图；

图中：1-试验台，2-按压器，3-连通器，4-盛液漏斗，5-溢流板，6-注浆管，7-入口调节阀门，8-流量计，9-法兰盘，10-出口阀门，11-集水箱，12-回水管，13-过滤池，14-出口调节阀，15-单节玻璃管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本发明提出一种注浆模拟试验新方法，通过注浆模拟试验研究浆液在管道内扩散沉积及封堵形态，研究改变管内流场的条件下浆液在管内沉积留存变化，且能得到流场的改变及浆液封堵充填状态的普遍规律。

本发明中的试验装置包括：①由按压器2、连通器3、溢流板5组成的定水头装置；②由集水箱11、回水管12、过滤池13、出口调节阀14组成的水流循环供水系统；③由盛液漏斗4、注浆管6组成的注浆系统；④由法兰盘9、单节玻璃管15组成的动水管路系统；⑤由入口调节阀7、流量计8、出口阀门10组成的动水管路调节监测系统。

在试验台上设有两个圆盛水筒，两个圆盛水筒之间通过连通器3连通，且其中一个圆盛水筒内部连接一个动水管路，动水管路上安装有注浆管6,盛液漏斗4与注浆管6连接，浆液在自重作用下充分混合后即进入动水管路；在所述的动水管路的始端和末端均安装有控水阀门；且动水管路的末端与过滤池连通，且所述的过滤池与一个设置试验台底部的集水箱相连，所述的集水箱11上安装一个按压器2，通过所述的按压器2将溶液按压到上部的圆盛水筒中，实现水的循环。

两个圆盛水筒为亚克力圆盛水筒，所述的亚克力圆盛水筒标注刻线，圆盛水筒间通过连通器相连，通过按压器补水及溢流板溢水进行水源供给，保证两圆盛水筒初始水位不变，即初始速度不变；动水水流通过集水箱及沉淀池后通过回水管进行水流循环。

本发明简易的供水装置、注浆系统、动水管路系统、监测系统及水循环系统，通过透明的动水管路中观察浆液在管内扩散、沉积留存及封堵的现象。

本发明不需要采用水泵等供水装置，且供水持续稳定。

本发明不需要采用注浆泵，不仅节约成本简化操作步骤，而且采用不同的管径可调节浆液配比。

本发明采用多段单节有机玻璃管进行密封连接，既保证了管道的密封性，也方便拆卸清理，循环使用；

本发明主要用于监测动水流量，从而通过调节入口阀门改变动水流速，设置不同的流速工况；调节出口阀门改变管道内流场，研究流场的改变对浆液扩散沉积封堵的影响。

可通过采用不同的浆材、调整管道水流速等不同的工况，制定相应的试验方案，并通过透明的动水管路中观察浆液在管内扩散、沉积留存及封堵的现象，研究改变流场下浆液扩散留存封堵规律，研究浆液在动水管道扩散留存封堵的普遍规律。

本发明采用回流管、沉淀池等对废液进行过滤及回流，节约成本，保护环境。

通过调节按压器2使集水箱内水从持续供给于蓄水箱，并通过连通器3保证水头稳定；通过流量计8及入口调节阀7调节合适流速的水流；将浆液配置好后放入盛液漏斗4，经混合后进入动水管路15。由于初始速度较大的动水具有较大的冲刷性，浆液难以沉积留存，调节出口调节阀10改变管路的流场，研究流场的变化对管道内动水浆液留存封堵的影响。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，包括试验台，在所述的试验台上设有两个圆盛水筒，所述的两个圆盛水筒之间通过连通器连通，且其中一个圆盛水筒内部连接一个动水管路，动水管路上安装有注浆管，注浆管与盛液漏斗连接，浆液在自重作用下充分混合后即进入动水管路；在所述的动水管路的始端和末端均安装有控水阀门；且动水管路的末端与过滤池连通，且所述的过滤池与一个设置试验台底部的集水箱相连，所述的集水箱上安装一个按压器，通过所述的按压器将溶液按压到上部的圆盛水筒中，实现水的循环。

2.如权利要求1所述的一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，包括试验台，在所述的动水管路上串联有流量计。

3.如权利要求1所述的一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，所述的动水管路采用亚克力有机玻璃管，单节长度1m，每节玻璃管之间通过法兰连接、橡胶圈密封，并通过打压试验检验其密封性。

4.如权利要求1所述的一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，所述的浆液为水泥浆液及水玻璃浆液。

5.如权利要求4所述的一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，所述的注浆管为可加工的PVC小管，采用不同管径的PVC小管调节水泥水玻璃双液的配比。

6.如权利要求1所述的一种室内动水注浆模拟的简易试验装置，其特征在于，所述的两个圆盛水筒为亚克力圆盛水筒，所述的亚克力圆盛水筒标注刻线，圆盛水筒间通过连通器相连，通过按压器补水及溢流板溢水进行水源供给，保证两圆盛水筒初始水位不变，即初始速度不变；动水水流通过集水箱及沉淀池后通过回水管进行水流循环。

7.如权利要求1-6所述的室内动水注浆模拟的简易试验装置的试验方法，其特征在于，如下：

首先，通过供水装置保持水流稳定，管道内流量计进行实时监测并通过阀门调控管道内流速；

将配置好的水泥单液及水玻璃分别放至盛液漏斗，浆液通过自重在动水管路入口处混合进入动水管路；浆液在动水管路中扩散沉积，观察浆液扩散沉积及封堵情况，通过流量计记录动水流量随时间变化规律，研究浆液在动水管道中沉积封堵规律；调节出口处的控流阀门，观察浆液在流场改变条件下的扩散沉积封堵现象，通过记录阀门调节情况、动水流量、时间及扩散封堵长度，研究流场的改变对浆液在管路中的扩散封堵影响规律；浆液封堵管道后，及时拆卸法兰清理水泥结石体，使管路循环使用。