CN108195504B - 一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置及监测方法，属于岩石工程技术领域。该试验装置包括氮气储气瓶、储浆容器、液压表、数据采集分析器、被注介质；氮气储气瓶的出口端设置有压力减压器，压力减压器通过输压管道与储浆容器顶端中心的通气孔连通，储浆容器侧面底部的液体出口端通过输液管道与被注介质顶部的注浆管连通，注浆管竖直设置在被注介质内；输压管道上设置有气体调节开关、气压表；输液管道上设置有液压表，液压表外壳涂覆有耐腐蚀层，液压表内设置有压力传感器，压力传感器外接数据采集分析器。本发明既可用于渗透注浆试验，也可用于现场注浆工程实践；能分析渗透注浆过程中注浆压力的时空变化规律与损失变化特征。

Description

一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置及监测方法

技术领域

本发明涉及一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置及监测方法，属于岩石工程技术领域。

背景技术

自19世纪初，法国人Charles.Berlghy将注浆技术用于Dieppe冲刷闸上之后，经过各国学者专家的不断研究与探索，目前其已发展运用到冶金、地铁、建筑、铁路、军事、公路及军事等领域的岩土工程实用施工技术。

渗透注浆理论是研究注浆压力、注浆时间、浆液流变性质与被注介质力学性质间的变化关系，以便为注浆设计及实际注浆工程实践提供科学支撑与理论依据。然而，目前在渗透注浆研究领域，注浆理论远滞后于实际工程实践，因此其难以满足工程实践的需要及保证实际的注浆效果。

目前，国内外学者已进行了一定的渗透注浆试验研究，并以此探索了较多的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系式。然而，现有的这些试验并未考虑注浆压力在整个渗透注浆过程中的时空变化规律，也未研究注浆压力在注浆管路中的损失变化特征，导致目前的注浆经验公式的准确性及精确性与注浆工程实践之间存在较大的差异。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置及监测方法，采用本发明的装置和监测方法，不仅能分析渗透注浆压力的时空变化规律及其在注浆管路中的损失变化特征，而且可研究精度与可靠性较高的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系，以期可为实际注浆工程实践提供理论支撑。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，包括氮气储气瓶、储浆容器、液压表、数据采集分析器、被注介质；氮气储气瓶的出口端设置有压力减压器，压力减压器通过输压管道与储浆容器顶端中心的通气孔连通，储浆容器侧面底部的液体出口端通过输液管道与被注介质顶部中心的注浆管连通，注浆管竖直设置在被注介质内；

输压管道上依次设置有气体调节开关、气压表且气体调节开关位于压力减压器的出口端；

储浆容器设置在钢支撑架上，储浆容器的顶壁设置有浆料入口；

输液管道包括直管和弯管，输液管道的直管上均匀设置有液压表，输液管道的弯管上与靠近注浆管的直管上也设置有液压表；

液压表外壳涂覆有耐腐蚀层，液压表内设置有压力传感器，压力传感器外接数据采集分析器；

更进一步地，以实践工程松散土石体作为被注介质，在实践工程松散土石体的顶部竖直设置注浆管；

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置的监测方法，具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器并检查氮气储气瓶、储浆容器的密封性；

（2）采用实践工程松散土石体作为注浆被注介质系统，在注浆被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化，可为建立精度与可靠性较高的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系提供基础。

更进一步地，可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置还包括试验箱，试验箱设置在基座上，被注介质铺设在试验箱内；

所述试验箱为正立方体结构，玻璃钢箱体的底壁和侧壁均为钢化玻璃钢板，玻璃钢箱体侧壁的钢化玻璃钢板间通过竖直设置的角钢支架、高强螺栓连接，玻璃钢箱体底壁的钢化玻璃钢板通过水平设置的角钢支架、钢筋肋条与高强螺栓连接，玻璃钢箱体侧壁的钢化玻璃钢板与玻璃钢箱体底壁的钢化玻璃钢板通过水平设置的角钢支架与高强螺栓固定，玻璃钢板的接缝处设置有橡胶密封条。

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置的监测方法，具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器、试验箱并检查氮气储气瓶、储浆容器、试验箱的密封性；

（2）根据试验设计配置被注介质，将被注介质铺设在试验箱中作为注浆被注介质系统，在注浆被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表、试验箱；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化，可为建立精度与可靠性较高的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系提供基础。

本发明的有益效果：

（1）本发明可通过数据采集分析器实时记录与分析在整个渗透注浆过程中注浆压力的时空变化规律及其在注浆管路中的损失变化特征；

（2）本发明可实时观测在整个注浆试验过程中实时监测不同时间与不同位置注浆管路的注浆压力变化情况；

（3）本系统适用范围广泛，不仅可用于渗透注浆试验，而且能用于现场注浆工程实践；

（4）本发明结构简单、制作容易、方便安装与拆卸、灵活性好、绿色环保、低能耗、可多次循环重复使用、费用低廉与使用可靠。

附图说明

图1为实施例可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置的结构示意图；

图2为实施例1实践工程松散土石体被注介质系统的示意图；

图3为实施例2注浆试验模拟被注介质系统的示意图；

图中：1-氮气储气瓶；2-压力减压器；3-气体调节开关；4-气压表；5-输压管道；6-储浆容器；7-钢支撑架；8-输液管道；9-液压表；10-数据采集分析器；11-被注介质；12-注浆管；13-实践工程松散土石体被注介质系统；14-注浆试验模拟被注介质系统；15-试验箱；16-基座。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，包括氮气储气瓶1、储浆容器6、液压表9、数据采集分析器10、被注介质11；氮气储气瓶1的出口端设置有压力减压器2，压力减压器2通过输压管道5与储浆容器6顶端中心的通气孔连通，储浆容器6侧面底部的液体出口端通过输液管道8与被注介质11顶部中心的注浆管12连通，注浆管12竖直设置在被注介质11内；

输压管道5上依次设置有气体调节开关3、气压表4且气体调节开关3位于压力减压器2的出口端；

储浆容器6设置在钢支撑架7上，储浆容器6的顶壁设置有浆液入口；

输液管道8包括直管和弯管，输液管道8的直管上均匀设置有液压表9，输液管道8的弯管上与靠近注浆管12的直管上也设置有液压表；

液压表9外壳涂覆有耐腐蚀层，液压表9内设置有压力传感器，压力传感器外接数据采集分析器10；

图2为本实施例中实践工程松散土石体被注介质系统13的示意图，如图2所示，在实践工程松散土石体被注介质系统13的顶部竖直设置注浆管，直接监测实践工程注浆过程中注浆压力的时空变化规律及其在注浆管路中的损失变化特征；

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置的监测方法，具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器并检查氮气储气瓶、储浆容器的密封性；

（2）采用实践工程松散土石体作为注浆被注介质系统，在实践工程松散土石体被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化，为建立精度与可靠性较高的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系提供基础。

实施例2：本实施例中可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置与实施例1中可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置结构基本相同，不同之处在于：本实施例的可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置还包括试验箱15，试验箱15设置在基座16上，模拟被注介质铺设在试验箱15内；

图3为本实施例注浆试验模拟被注介质13的示意图，图3中可知，注浆试验模拟被注介质系统包括了试验箱15，被注介质铺设在试验箱15内，被注介质的顶部中心竖直设置注浆管，在试验室内开展渗透注浆模拟试验监测注浆过程中注浆压力的时空变化规律及其在注浆管路中的损失变化特征；

如图3所示，试验箱15为正立方体结构，玻璃钢箱体的底壁和侧壁均为钢化玻璃钢板，玻璃钢箱体侧壁的钢化玻璃钢板间通过竖直设置的角钢支架、高强螺栓连接，玻璃钢箱体底壁的钢化玻璃钢板通过水平设置的角钢支架、钢筋肋条与高强螺栓连接，玻璃钢箱体侧壁的钢化玻璃钢板与玻璃钢箱体底壁的钢化玻璃钢板通过水平设置的角钢支架与高强螺栓固定，玻璃钢板的接缝处设置有橡胶密封条；

可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置的监测方法，具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器、试验箱并检查氮气储气瓶、储浆容器、试验箱的密封性；

（2）根据试验设计配置被注介质，将被注介质铺设在试验箱中作为注浆被注介质系统，在注浆被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表、试验箱；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化，可为建立精度与可靠性较高的渗透注浆扩散效果与注浆影响因素间的定量关系提供基础。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.可实时监测渗透注浆过程注浆压力的监测方法，其特征在于，采用可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，包括氮气储气瓶、储浆容器、液压表、数据采集分析器、被注介质；氮气储气瓶的出口端设置有压力减压器，压力减压器通过输压管道与储浆容器顶端中心的通气孔连通，储浆容器侧面底部的液体出口端通过输液管道与被注介质顶部中心的注浆管连通，注浆管竖直设置在被注介质内；

输压管道上依次设置有气体调节开关、气压表且气体调节开关位于压力减压器的出口端；

储浆容器设置在钢支撑架上，储浆容器的顶壁设置有浆液入口；

输液管道包括直管和弯管，输液管道的直管上均匀设置有液压表，输液管道的弯管上与靠近注浆管的直管上也设置有液压表；

液压表外壳涂覆有耐腐蚀层，液压表内设置有压力传感器，压力传感器外接数据采集分析器；

所述被注介质为实践工程松散土石体；

方法的具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器并检查氮气储气瓶、储浆容器的密封性；

（2）采用实践工程松散土石体作为注浆被注介质系统，在注浆被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化。

2.可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验的监测方法，其特征在于，采用可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置，包括氮气储气瓶、储浆容器、液压表、数据采集分析器、被注介质；氮气储气瓶的出口端设置有压力减压器，压力减压器通过输压管道与储浆容器顶端中心的通气孔连通，储浆容器侧面底部的液体出口端通过输液管道与被注介质顶部中心的注浆管连通，注浆管竖直设置在被注介质内；

输压管道上依次设置有气体调节开关、气压表且气体调节开关位于压力减压器的出口端；

储浆容器设置在钢支撑架上，储浆容器的顶壁设置有浆液入口；

输液管道包括直管和弯管，输液管道的直管上均匀设置有液压表，输液管道的弯管上与靠近注浆管的直管上也设置有液压表；

液压表外壳涂覆有耐腐蚀层，液压表内设置有压力传感器，压力传感器外接数据采集分析器；

所述可实时监测渗透注浆过程注浆压力的装置还包括试验箱，试验箱设置在基座上，被注介质铺设在试验箱内；

方法的具体步骤如下：

（1）组装可实时监测渗透注浆过程注浆压力的试验装置的氮气储气瓶、储浆容器、试验箱并检查氮气储气瓶、储浆容器、试验箱的密封性；

（2）根据试验设计配置被注介质，将被注介质铺设在试验箱中作为注浆被注介质系统，在注浆被注介质系统中埋设注浆管；

（3）采用输压管道、输液管道连通氮气储气瓶、储浆容器、注浆被注介质系统，并在输压管道上安设气体调节开关、气压表，在输液管道上安设液压表，将液压表内的压力传感器与数据采集分析器连接；

（4）根据试验设计配置注浆浆液，将注浆浆液加入到储浆容器中；打开数据采集分析器，打开输压管路上的压力减压器与气体调节开关开始注浆，观察与记录注浆压力的变化；

（5）注浆结束，关闭数据采集分析器，清理储浆容器、液压表、试验箱；

（6）依据数据采集分析器采集与记录的数据，分析渗透注浆压力的时空变化以及渗透注浆压力在注浆管路中的损失变化。