CN109578074B - 一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，该方法包括如下步骤：(1)制作测试模型：取内筒和外筒组成套筒，套筒管壁之间倒入水泥浆，取出内筒形成测试模型；(2)测试模型注浆：在测试模型中设置丝瓜瓤，向丝瓜瓤中注浆；(3)注浆加固效果测试：向注浆结石体施加压力，测量注浆结石体受力时的变形位移，根据注浆结石体所受压强峰值与变形位移表征注浆加固效果；(4)注浆堵水效果测试：将测试模型置于容器中，向注浆结石体上方的测试模型中注入水，测量流入容器中的水量，计算水流量并根据水流量大小表征注浆堵水效果。与现有技术相比，本发明测试模型材料绿色无污染，且制作简单，耗时短，测试方法易操作。
Description
技术领域
本发明涉及隧道注浆技术领域，尤其是涉及一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法。
背景技术
目前在修建公路、地铁等隧道时，面对含承压水地层，常采用注浆密封的方法进行处理，即隧道注浆。但由于隧道环境复杂、空间有限、承压水流动等原因，注浆的堵水与加固效果有时无法得到有效保证，导致突涌现象发生，造成安全事故，影响施工质量。因此，需要一种有效、科学的模型与方法去模拟与检测隧道注浆的效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，该方法包括如下步骤：
(1)制作测试模型：取两根不同直径的外筒和内筒，外筒内部打通，内筒设置在外筒中形成套筒，套筒管壁之间倒入水泥浆，水下养护设定时间后取出内筒形成测试模型；
(2)测试模型注浆：在测试模型中设置丝瓜瓤，丝瓜瓤塞满测试模型内径，向丝瓜瓤中注浆，直至浆液充满丝瓜瓤并与测试模型内壁紧密结合，水下养护设定时间；
(3)注浆加固效果测试：沿垂直方向向注浆结石体施加压力，测量注浆结石体受力时的变形位移，根据注浆结石体所受压强峰值与注浆结石体变形位移表征注浆加固效果；
(4)注浆堵水效果测试：将注浆后的测试模型置于容器中，向注浆结石体上方的测试模型中注入水，测量通过注浆结石体并流入容器中的水量，计算水流量并根据水流量大小表征注浆堵水效果。
步骤(1)中外筒和内筒均采用竹筒，内筒外壁打磨光滑。
步骤(1)中套筒管壁之间倒入水泥浆前在内筒外壁包裹一层保鲜膜或涂抹一层凡士林。
步骤(2)采用注浆花管向丝瓜瓤中注浆，具体地：在注浆花管上均匀开设出浆口，将注浆花管由上至下插入丝瓜瓤中，且注浆花管中轴线与测试模型中轴线重合，利用注浆花管向丝瓜瓤中注浆。
所述的注浆花管为软管。
步骤(3)在注浆结石体上表面施加压力具体为：在注浆结石体上表面放置力传递杆件，利用强度试验仪向力传递杆件施加压力。
所述的力传递杆件包括圆盘和施压杆，所述的施压杆固定在圆盘中央，在注浆结石体上表面施加压力时，所述的圆盘紧贴注浆结石体上表面放置，强度试验仪向施压杆施加压力。
步骤(3)测量注浆结石体受力时的变形位移具体为：在注浆结石体上下表面分别设置位移百分表，采用位移百分表测量注浆结石体受力时的变形位移。
步骤(3)中根据注浆结石体所受压强峰值与注浆结石体变形位移表征注浆加固效果具体为：获取施加压力时注浆结石体所受压强峰值P，同时获取注浆结石体变形位移Δv，P越大则注浆加固效果越好，Δv越小则注浆结石体的整体性越好。
步骤(4)中根据水流量大小表征注浆堵水效果具体为：计算水流量Q＝V/t，其中V为通过注浆结石体并流入容器中的水量，t为水流通时间，Q越小则注浆堵水效果越好。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明提供了一种注浆加固与堵水一体化测试的方法，其中测试模型材料绿色无污染，来源广泛，价低易得，且制作简单，耗时短；
(2)本发明注浆加固效果测试和注浆堵水效果测试方法易操作，试验结果科学准确，满足试验要求；
(3)本发明测试模型可实现模拟隧道注浆与注浆效果(注浆加固效果和注浆堵水效果)检测，一体化，简单实用。
附图说明
图1为本发明注浆加固与堵水一体化测试的方法的流程框图；
图2为本发明制作的测试模型的俯视图；
图3为本发明测试模型注浆状态下的结构示意图；
图4为本发明注浆加固效果测试状态下的结构示意图；
图5为本发明注浆堵水效果测试状态下的结构示意图。
图中，1为外筒，2为水泥浆，3为内筒，4为注浆花管，5为丝瓜瓤，6为接触界面，7为力传递杆件，8为强度试验仪，9为上方位移百分表，10为注浆结石体，11为下方位移百分表，12为水，13为容器。
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。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，该方法包括如下步骤：
S1：制作测试模型：取两根不同直径的内筒3和外筒1，外筒1内部打通，内筒3设置在外筒1中形成套筒，套筒管壁之间倒入水泥浆2，水下养护设定时间后取出内筒3形成测试模型，测试模型的俯视图如图2所示，本实施例中在水下养护7天。
具体地：步骤S1中内筒3和外筒1均采用竹筒，外筒1160mm左右，内筒3100mm左右，长度均为50cm。内筒3外壁打磨光滑，为养护后顺利取出内筒3，套筒管壁之间倒入水泥浆2前在内筒3外壁包裹一层保鲜膜或涂抹一层凡士林，水泥浆2采用通用工程注浆材料，竹筒管直径、长度、材料、水泥浆2材料等可由需求而定。
S2：测试模型注浆：首先，在测试模型中设置丝瓜瓤5，丝瓜瓤5塞满测试模型内径，具体操作时，将数根丝瓜瓤5绑在一起并放置于测试模型中间位置，丝瓜瓤5的数量以塞满测试模型内径为准，丝瓜瓤5与测试模型中的水泥浆2形成接触界面6，本实施例中丝瓜瓤5长约20cm，来源为种植干丝瓜，丝瓜瓤5置于测试模型中后，上部预留出15cm深度。然后，向丝瓜瓤5中注浆，直至浆液充满丝瓜瓤5并与测试模型内壁紧密结合，水下养护设定时间。该步骤中采用注浆花管4向丝瓜瓤5中注浆，注浆花管4为软管，具体地：在注浆花管4上均匀开设出浆口，将注浆花管4由上至下插入丝瓜瓤5中，且注浆花管4中轴线与测试模型中轴线重合，利用注浆花管4向丝瓜瓤5中注浆。本实施例中注浆花管4直径6mm，在丝瓜瓤5中的花管开有出浆口，间隔3cm对称布置，出浆口直径3mm，共计6个出浆口。固定好后，通过注浆花管4向丝瓜瓤5中压力注浆，注浆压力0.01Mpa，直至浆液充满丝瓜瓤5，与模型内壁紧密结合，然后用土刀抹平注浆体上下部，水下养护1天。测试模型注浆状态下的结构示意图如图3所示。
S3：注浆加固效果测试：沿垂直方向向注浆结石体10施加压力，测量注浆结石体10受力时的变形位移，根据注浆结石体10所受压强峰值与注浆结石体10变形位移表征注浆加固效果。
注浆加固效果测试状态下的结构示意图如图4所示，其中，在注浆结石体10上表面施加压力具体为：在注浆结石体10上表面放置力传递杆件7，利用强度试验仪8向力传递杆件7施加压力。力传递杆件7包括圆盘和施压杆，所述的施压杆固定在圆盘中央，在注浆结石体10上表面施加压力时，所述的圆盘紧贴注浆结石体10上表面放置，强度试验仪8向施压杆施加压力。本实施例中力传递杆件7采用铁质材料，圆盘直径为100mm，厚度为1cm，施压杆采用直径为2cm，高为15cm圆柱体。
测量注浆结石体10受力时的变形位移具体为：在注浆结石体10上下表面分别设置位移百分表，分别为上方位移百分表9和下方位移百分表11，采用位移百分表测量注浆结石体10受力时的变形位移。
当施加的压强达到峰值P后迅速回落，表明注浆结石体10已经破坏，此时的压强峰值P表征注浆结石体10抗压强度，P越大说明注浆加固效果越好(P＝N/A，其中N为强度试验仪8施加最大压力，单位kN，A为传递杆件底部圆盘的面积，单位m2)，注浆结石体10上下表面位移百分表测得位移差Δv(Δv＝v1-v2)表征注浆结石体10变形情况，Δv越小，说明注浆结石体10的整体性越好。
S4：注浆堵水效果测试：将注浆后的测试模型置于容器13中，本实施例中采用玻璃杯，向注浆结石体10上方的测试模型中注入水12，测量通过注浆结石体10并流入容器13中的水量，并计算水流量，根据水流量大小表征注浆堵水效果。
注浆堵水效果测试状态下的结构示意图如图5所示，具体地：可以直接将水加入测试模型中，为保持水头压力恒定，亦可外接一竹筒，上部侧面开口，用水泵持续加水，以保持恒定水位高度，玻璃杯收集并称量从模型透过的水的体积。观察一定时间t内测量通过注浆结石体10的水量V，计算流量Q(Q＝V/t)用以表征其注浆堵水效果，Q越小表明注浆堵水效果越好。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。
Claims (10)
1.一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)制作测试模型：取两根不同直径的外筒(1)和内筒(3)，外筒(1)内部打通，内筒(3)设置在外筒(1)中形成套筒，套筒管壁之间倒入水泥浆(2)，水下养护设定时间后取出内筒(3)形成测试模型；
(2)测试模型注浆：在测试模型中设置丝瓜瓤(5)，丝瓜瓤(5)塞满测试模型内径，向丝瓜瓤(5)中注浆，直至浆液充满丝瓜瓤(5)并与测试模型内壁紧密结合，水下养护设定时间；
(3)注浆加固效果测试：沿垂直方向向注浆结石体(10)施加压力，测量注浆结石体(10)受力时的变形位移，根据注浆结石体(10)所受压强峰值与注浆结石体(10)变形位移表征注浆加固效果；
(4)注浆堵水效果测试：将注浆后的测试模型置于容器(13)中，向注浆结石体(10)上方的测试模型中注入水，测量通过注浆结石体(10)并流入容器(13)中的水量，计算水流量并根据水流量大小表征注浆堵水效果。
2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(1)中外筒(1)和内筒(3)均采用竹筒，内筒(3)外壁打磨光滑。
3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(1)中套筒管壁之间倒入水泥浆(2)前在内筒(3)外壁包裹一层保鲜膜或涂抹一层凡士林。
4.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(2)采用注浆花管(4)向丝瓜瓤(5)中注浆，具体地：在注浆花管(4)上均匀开设出浆口，将注浆花管(4)由上至下插入丝瓜瓤(5)中，且注浆花管(4)中轴线与测试模型中轴线重合，利用注浆花管(4)向丝瓜瓤(5)中注浆。
5.根据权利要求4所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，所述的注浆花管(4)为软管。
6.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(3)在注浆结石体(10)上表面施加压力具体为：在注浆结石体(10)上表面放置力传递杆件(7)，利用强度试验仪(8)向力传递杆件(7)施加压力。
7.根据权利要求6所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，所述的力传递杆件(7)包括圆盘和施压杆，所述的施压杆固定在圆盘中央，在注浆结石体(10)上表面施加压力时，所述的圆盘紧贴注浆结石体(10)上表面放置，强度试验仪(8)向施压杆施加压力。
8.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(3)测量注浆结石体(10)受力时的变形位移具体为：在注浆结石体(10)上下表面分别设置位移百分表，采用位移百分表测量注浆结石体(10)受力时的变形位移。
9.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(3)中根据注浆结石体(10)所受压强峰值与注浆结石体(10)变形位移表征注浆加固效果具体为：获取施加压力时注浆结石体(10)所受压强峰值P，同时获取注浆结石体(10)变形位移Δv，P越大则注浆加固效果越好，Δv越小则注浆结石体(10)的整体性越好。
10.根据权利要求1所述的一种用于岩溶隧道注浆加固与堵水一体化测试的方法，其特征在于，步骤(4)中根据水流量大小表征注浆堵水效果具体为：计算水流量Q＝V/t，其中V为通过注浆结石体(10)并流入容器(13)中的水量，t为水流通时间，Q越小则注浆堵水效果越好。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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