CN111257203B - 考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 - Google Patents
考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111257203B CN111257203B CN202010285658.7A CN202010285658A CN111257203B CN 111257203 B CN111257203 B CN 111257203B CN 202010285658 A CN202010285658 A CN 202010285658A CN 111257203 B CN111257203 B CN 111257203B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grouting
- plate
- test
- main box
- bottom plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 157
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 37
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 12
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- -1 silt Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
- G01N1/08—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting involving an extracting tool, e.g. core bit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/0806—Details, e.g. sample holders, mounting samples for testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
- G01N2001/368—Mounting multiple samples in one block, e.g. TMA [Tissue Microarrays]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明公布一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法，属于岩土工程技术领域。包括泵送装置和安装在支架上的注浆箱体；泵送装置连接有多个注浆管；注浆箱体包括主箱，隔板将主箱分割成多个独立的腔室；主箱的前后侧板上分别固定安装有竖向布置的伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端与底板端部连接；每一个腔室上侧设有一个盖板，盖板上开有定位孔。本发明可以考虑注浆管之间有效重叠交圈对受注岩土体注浆加固的效果，得出受注岩土体最佳加固效果、浆液扩散半径范围，以供实际工程中注浆管路布置时参考；可同一时间段完成多种注浆试验，注浆胶结体便于取出，能精准的完成物理力学性能测试、细微观形貌测试等试验工作。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法。
背景技术
开发利用地下空间资源往往遇到松散、松软的不良地层，如何处理改善不良地质是地下工程施工成败的关键。注浆是改善加固不良地层的有效方法。受制于工程地质环境的复杂性及注浆施工的隐蔽性，复杂地层中的注浆扩散规律及加固机理尚不明确。目前，室内注浆模拟试验是研究注浆扩散加固理论及注浆技术的重要手段。
学者们从不同角度出发，完成了大量有关注浆机理、施工效果方面的现场试验和室内试验研究，同时也研发出侧重点各有不同的试验装置。如张庆松等研制的用于室内注浆模拟试验的注浆伺服控制装置，实现对注浆压力、注浆流量及注浆量的随机切换伺服控制（授权公告号：CN107632652B；专利名称：一种用于室内注浆模拟试验的注浆伺服控制装置及操作方法）；张庆松等还研制了适用于砂层渗透注浆的室内模拟试验系统，能够有效进行砂层的渗透性注浆试验（申请公布号：CN107121371A；专利名称：一种适用于砂层渗透注浆的室内模拟试验系统及方法）；崔溦等发明的室内砂土注浆模拟试验装置，运用特殊的技术实现注浆试验过程中浆液及砂土运动形态的可视化（申请公布号：CN109187272A；专利名称：一种室内砂土注浆模拟试验装置及其试验方法）；尹会永设计的弱胶结岩体定向劈裂注浆试验系统，通过预制诱导结构面的方法，实现浆液的劈裂扩散效果（授权公告号：CN105510559B；专利名称：弱胶结岩体定向劈裂注浆试验系统）。
上述针对注浆试验提出的方法及改进措施，在一定程度上满足了注浆模型试验的需要，但仍存在以下不足：
（1）现有注浆施工为保证浆液有效重叠交圈，常常采用缩短注浆管间距、梅花式布置注浆管等方法以保证浆液加固有效重叠交圈，但是注浆管间距的设计往往依据施工经验而无试验依据，而现有室内注浆设备均未考虑浆液有效重叠加固对受注土体的影响，以得出浆液最佳扩散半径供工程设计注浆间距参考；
（2）现有注浆装置往往仅能实现一次、一种受注土体的试验，而后进行24-48小时养护后方，甚至更长时间的养护方能取出加固胶结体，未考虑一次试验完成不同参数受注土体、不同配比浆液的注浆试验；
（3）如何完整、快速地从试验装置中脱离注浆加固胶结体是实际操作中难题，尤其是较大的模型试验装置又更为困难。
因此，开展考虑重叠交圈加固的注浆试验装置，同时实现多种土层参数的多组注浆模拟试验，以及不同浆液配比参数的多组注浆模拟试验，具有重要的试验应用价值。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法。
本发明通过设置多根注浆管路，可考虑注浆过程中重叠交圈的影响；同时通过分隔板将注浆箱体分割为多个单独的注浆腔室，亦可单独使用，可考虑不同土层参数的多组注浆模拟试验，不同浆液配比参数的多组注浆模拟试验；利用顶升装置，实现注浆箱体方便拆卸，便于取出注浆加固胶结体。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，包括泵送装置和安装在支架上的注浆箱体；所述泵送装置连接有多个注浆管；
所述注浆箱体包括上下敞口的方形的主箱，主箱的前后侧板竖向布置，主箱的左右侧板以上边向内倾斜的方式布置；所述主箱的左右侧板的内壁固定有多对相对布置的带有滑槽的定位板；相对所述带有滑槽的定位板间安装有隔板，隔板将主箱分割成多个独立的腔室；
所述主箱下侧设有底板，底板的前后端与支架上下滑动连接；主箱的前后侧板上分别固定安装有竖向布置的伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端与底板端部连接；底板上左右侧安装有多对相对布置的内衬板，内衬板以上边向内倾斜的方式布置，内衬板贴在主箱的左右侧板内侧；
每一个所述腔室上侧设有一个盖板，盖板上开有定位孔；所述注浆管位于腔室中，注浆管上端安装在盖板定位孔中。
其进一步是：所述泵送装置包括注浆泵，注浆泵连接有主高压软管，主高压软管连接有多个分流高压软管，分流高压软管连接所述注浆管；每一个分流高压软管前分别安装有阀门、压力表和流量计。
所述隔板两边滑动安装在所述主箱带有滑槽的定位板中，隔板上端具有挡边，挡边搭接在主箱上边沿。
所述内衬板与底板铰接，内衬板内侧设有固定在底板上的内档台。
所述盖板上的定位孔共设有多个，多个定位孔呈矩形或环形分布。
所述注浆管直径为10-30 mm，注浆管上每隔10 cm对穿直径5 mm的圆孔，相邻圆孔交错布置。
一种考虑注浆加固有效重叠交圈的试验方法：
①连接组成注浆模拟试验装置：将分流高压软管与注浆管连接，注浆管置于注浆箱体中；
②按照试验需要制作被注介质：被注介质包括砂土、黏土、粉土、砂卵砾石土层等软弱岩土层，试验过程中被注介质分层填入注浆箱体的腔室中；
③按照试验要求制作注浆浆液：注浆浆液包括水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-黏土浆液等注浆浆液；
④按照试验要求设定注浆压力：启动注浆泵对注浆箱体进行注浆，将浆液注入注浆箱体，待达到设置好的注浆时间后停止注浆，并实时记录注浆流量和注浆压力；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体，利用伸缩油缸向下顶出底板，注浆胶结体随底板及内衬板离开主箱，内衬板（8）向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过取样完成注浆胶结体的物理力学性能测试、细微观形貌测试等室内试验。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）多个腔室连为一整个注浆箱体时，试验可以考虑注浆管之间有效重叠交圈对受注岩土体注浆加固的效果，得出受注岩土体最佳加固效果、浆液扩散半径范围，以供实际工程中注浆管路布置时参考；
（2）注浆箱体可设为多个单独的注浆腔室，也可以两三结合设置不同尺寸的注浆腔室，可以按照试验需要在每个注浆腔室设置不同土层参数的被注岩土体介质，同一时间完成不同土层参数被注介质的注浆试验；亦可以在同一时间段，配制不同参数的浆液，完成不同浆液的注浆试验；同一时间段完成多种注浆试验；
（3）注浆胶结体如何完整、快速地从试验装置中脱离是注浆试验的一个难题；本发明通过伸缩油缸、底板、内衬板直接将整个注浆胶结体拉出主箱，取出后的注浆胶结体完整，能更加精准的完成物理力学性能测试、细微观形貌测试等试验工作。
附图说明
图1是本发明俯视图；
图2是本发明主视图；
图3是图2中A-A向视图；
图4是伸缩油缸拉出底板时的主视图；
图5是带有滑槽的定位板示意图；
图6是注浆管结构示意图；
图中：1、泵送装置；1-1、注浆泵；1-2、主高压软管；1-3、分流高压软管；1-4、阀门；1-5、压力表；1-6、流量计；2、注浆箱体；3、主箱；3-1、带有滑槽的定位板；4、隔板；4-1、挡边；5、腔室；6、底板；6-1、内档台；7、伸缩油缸；8、内衬板；9、盖板；9-1、定位孔；10、支架；11、注浆管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明。
目前，传统的室内注浆模型试验设备没有考虑过现场注浆施工过程中往往为达到有效加固岩土体之目的，让注浆有效重叠交圈，但注浆管间距的选取常常依据工程经验，不能很好地根据注浆压力、浆液参数、被注岩土体介质参数等，科学有效的选取。因此，本发明设计了相应的考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法可有效考虑注浆有效重叠交圈的加固效果，同时在进行相对简易的单独注浆试验时，可以在一次试验过程中实现多种浆液参数、多种受注岩土体同时试验，提高室内试验效率。
实施例一
结合图1至图5所示，一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，包括泵送装置1和安装在支架10上的注浆箱体2。
注浆箱体2包括上下敞口的方形的主箱3，主箱3的前、后侧板竖向布置，主箱3的左右侧板以上边向内倾斜的方式布置，倾斜角度为5°-10°。主箱3的左右侧板的内壁固定有多对相对布置的带有滑槽的定位板3-1；相对带有滑槽的定位板3-1间安装有隔板4，隔板4两边滑动安装在主箱3带有滑槽的定位板3-1中，隔板4上端具有挡边4-1，挡边4-1搭接在主箱3上边沿。通过隔板4将主箱3分割成多个独立的腔室5。
主箱3下侧设有底板6，底板6的前后端开设滑孔，底板6滑孔支架10上下滑动连接。主箱3的前后侧板上分别固定安装有竖向布置的伸缩油缸7，伸缩油缸7的活塞杆端与底板6端部连接；通过伸缩油缸7带动底板6上下位移。底板6上左右侧安装有多对相对布置的内衬板8，内衬板8与腔室5一一对应。内衬板8同样以上边向内倾斜的方式布置，底板6上升到与主箱3底边紧贴时，内衬板8贴在主箱3的左右侧板内侧。进一步的：内衬板8与底板6铰接，内衬板8内侧设有固定在底板6上的内档台6-1，通过内档台6-1限制内衬板8向内的转动角度，同时内衬板8可以向外打开，便于实验取出内部的注浆胶结体。
每一个腔室5上侧设有一个盖板9，盖板9上开有多个定位孔9-1；多个定位孔9-1呈矩形分布，定位孔9-1的间距为300 mm。主箱3上边沿设置有螺纹柱，盖板9边部开设通孔；盖板9通过边部的通孔套装在主箱3螺纹柱上，并通过螺母紧固。
注浆箱体2包括方形主箱3，其长度×宽度×高度=(800 mm-1500 mm)×(800 mm-1500 mm)×(800 mm-1500 mm)，通过隔板4将主箱3分割成多个独立的腔室5，其长度×宽度×高度=(300 mm-500 mm)×(300 mm-500 mm)×(300 mm-500 mm)。
泵送装置1包括注浆泵1-1，注浆泵1-1连接有主高压软管1-2，主高压软管1-2连接有多个分流高压软管1-3，分流高压软管1-3连接注浆管11；每一个分流高压软管1-3前分别安装有阀门1-4、压力表1-5和流量计1-6。再结合图6所示，注浆管11直径为10-30 mm，注浆管11上每隔10 cm对穿直径5 mm的圆孔，相邻圆孔交错布置。
实施例二
一种考虑注浆加固有效重叠交圈的试验方法，在上述实施例一的基础上，步骤如下：
①连接组成注浆模拟试验装置：注浆箱体2不设置隔板4，伸缩油缸7为缩回状态，底板6上内衬板8贴在主箱3的左右侧板内侧；
②按照试验需要制作被注介质：受注岩土体填料为砂土层（掺入10%黏土），按照每200 mm一层，分层填入注浆箱体2的腔室5中，分层压实，通过螺栓和橡胶垫安装盖板9，完成注浆箱体2的组装；
③按照试验要求制作注浆浆液：本实施例为水泥浆液，P·O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8，浆液充分搅拌；
④按照试验要求设定注浆压力：将分流高压软管1-3与注浆管11连接，通过压水试验，检查整个注浆管路的密封性满足试验要求；
将注浆管11通过盖板9的定位孔9-1插入被注介质，压力表1-5和流量计1-6用于实施监测注浆试验过程中注浆压力与流量，本例中保持注浆压力0.6-1.2 MPa，实时记录压力表1-5和流量计1-6实测数据，待到规定时间结束注浆试验，关闭注浆泵1-1，注浆过程结束；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体2，利用伸缩油缸7向下顶出底板6，注浆胶结体随底板6及内衬板8离开主箱3，内衬板8向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过受注岩土体的加固试验效果，在受注岩土体上部通过钻芯取样加工，注意取出岩土体样品与注浆管的距离，可分别取与注浆管距离为50 mm、100 mm、150 mm、200mm、250 mm直至到下一个注浆管11，取出岩土体的规格为Φ50 mm×100 mm，完成岩土体的取样，进一步在室内完成受注岩土体强度性能测试、细微观形貌测试等室内试验测试。可以发现注浆管路间距对受注岩土体强度的影响规律，以有效考虑注浆重叠交圈对加固受注岩土体的影响规律。
实施例三
在实施例一的基础上，按照实施例二试验步骤的整体思路，完成水泥浆液对不同受注岩土体的加固模拟试验：
步骤如下：
①连接组成注浆模拟试验装置：注浆箱体2设置隔板4，构成5个独立的腔室5；伸缩油缸7为缩回状态，底板6上内衬板8贴在主箱3的左右侧板内侧；
②按照试验需要制作被注介质：确定5种不同的相似模型试验所需填料的颗粒级配、密实度等指标，本例受注岩土体分为砂卵砾石土层、黏土层、砂土层1（纯砂）、砂土层2（掺入10%黏土）和砂土层3（掺入20%黏土），按照每200 mm一层，分种类分层填入5个独立的腔室5中，分层压实，通过螺栓和橡胶垫安装盖板9，完成注浆箱体2的组装；
③按照试验要求制作注浆浆液：本实施例为水泥浆液，P·O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8，浆液充分搅拌；
④按照试验要求设定注浆压力：将分流高压软管1-3与注浆管11连接，通过压水试验，检查整个注浆管路的密封性满足试验要求；
将注浆管11通过盖板9的定位孔9-1插入被注介质，压力表1-5和流量计1-6用于实施监测注浆试验过程中注浆压力与流量，本例中保持注浆压力0.6-1.2 MPa，实时记录压力表1-5和流量计1-6实测数据，待到规定时间结束注浆试验，关闭注浆泵1-1，注浆过程结束；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体2，利用伸缩油缸7向下顶出底板6，注浆胶结体随底板6及内衬板8离开主箱3，内衬板8向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过受注岩土体的宏观特征，观察注浆试验加固效果，在受注岩土体上部通过钻芯取样加工，取出岩土体的规格为Φ50 mm×100 mm，完成岩土体的取样，进一步在室内完成受注岩土体强度性能测试、细微观形貌测试等室内试验测试。该方法可以在同一时间完成同一配比水泥浆液对5种不同受注岩土体（砂卵砾石土层、黏土层、砂土层1（纯砂）、砂土层2（掺入10%黏土）和砂土层3（掺入20%黏土））的注浆加固试验，讨论该配比水泥浆液对不同参数受注岩土体的注浆加固效果。
实施例四
在实施例一的基础上，按照实施例二试验步骤的整体思路，完成不同配比加固浆液对同一受注岩土体的加固模拟试验：
步骤如下：
①连接组成注浆模拟试验装置：注浆箱体2设置隔板4，构成5个独立的腔室5；伸缩油缸7为缩回状态，底板6上内衬板8贴在主箱3的左右侧板内侧；
②按照试验需要制作被注介质：根据现场试验需要受注相似模拟岩土体填料，确定相似模型试验所需填料的颗粒级配、密实度等指标，本例确定的受注岩土体填料为砂土层（掺入10%黏土），按照每200 mm一层，分层填入独立的腔室5中，分层压实，通过螺栓和橡胶垫安装盖板9，完成注浆箱体2的组装；
③按照试验要求制作注浆浆液：根据试验需要，调制注浆浆液，本实施例依然为水泥浆液，P·O42.5级普通硅酸盐水泥，根据试验需要配置不同水灰比的水泥浆液，水灰比分别为0.6、0.8、1.0、1.2和1.4，共计5种，浆液充分搅拌；
④按照试验要求设定注浆压力：将分流高压软管1-3与注浆管11连接，通过压水试验，检查整个注浆管路的密封性满足试验要求；
将注浆管通过盖板的定位孔9-1插入被注介质，压力表1-5和流量计1-6用于实施监测注浆试验过程中注浆压力与流量，本例中保持注浆压力0.6-1.2 MPa，实时记录压力表1-5和流量计1-6实测数据，待到规定时间结束注浆试验，关闭注浆泵1-1，注浆过程结束；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体2，利用伸缩油缸7向下顶出底板6，注浆胶结体随底板6及内衬板8离开主箱3，内衬板8向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过受注岩土体的试验现象，观察注浆试验效果，在受注岩土体上部通过钻芯取样加工，取出岩土体的规格为Φ50 mm×100 mm，完成岩土体的取样，进一步在室内完成受注岩土体强度性能测试、细微观形貌的测试室内试验测试。该方法可以在同一时间完成不同配比水泥浆液（水灰比分别为0.6、0.8、1.0、1.2和1.4）对同一受注岩土体填料（砂土层（掺入10%黏土））的注浆加固试验，讨论不同配比水泥浆液对相同受注岩土体的注浆加固效果。
实施例五
在实施例一的基础上，按照实施例二试验步骤的整体思路，完成不同配比加固浆液对不同参数受注岩土体的加固模拟试验：
步骤如下：
①连接组成注浆模拟试验装置：注浆箱体2设置隔板4，构成5个独立的腔室5；伸缩油缸7为缩回状态，底板6上内衬板8贴在主箱3的左右侧板内侧；
②按照试验需要制作被注介质：根据现场试验需要受注相似模拟岩土体填料，确定相似模型试验所需填料的颗粒级配、密实度等指标，本例确定的受注岩土体填料分别为砂卵砾石土层、黏土层、砂土层1（纯砂）、砂土层2（掺入10%黏土）和砂土层3（掺入20%黏土），按照每200 mm一层，分层填入独立的腔室5中，分层压实，通过螺栓和橡胶垫安装盖板9，完成注浆箱体2的组装；
③按照试验要求制作注浆浆液：根据试验需要，调制注浆浆液，本实施例依然为水泥浆液，P·O42.5级普通硅酸盐水泥，根据试验需要配置不同水灰比的水泥浆液，水灰比分别为0.6、0.8、1.0、1.2和1.4，共计5种，浆液充分搅拌；
④按照试验要求设定注浆压力：将分流高压软管1-3与注浆管11连接，通过压水试验，检查整个注浆管路的密封性满足试验要求；
将注浆管11通过盖板9的定位孔9-1插入被注介质，压力表1-5和流量计1-6用于实施监测注浆试验过程中注浆压力与流量，本例中保持注浆压力0.6-1.2 MPa，实时记录压力表1-5和流量计1-6实测数据，待到规定时间结束注浆试验，关闭注浆泵1-1，注浆过程结束；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体2，利用伸缩油缸7向下顶出底板6，注浆胶结体随底板6及内衬板8离开主箱3，内衬板8向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过受注岩土体的试验现象，观察注浆试验效果，在受注岩土体上部通过钻芯取样加工，取出岩土体的规格为Φ50 mm×100 mm，完成岩土体的取样，进一步在室内完成受注岩土体强度性能测试、细微观形貌的测试室内试验测试。该方法可以在同一时间完成不同配比水泥浆液（水灰比分别为0.6、0.8、1.0、1.2和1.4）对不同受注岩土体（砂卵砾石土层、黏土层、砂土层1（纯砂）、砂土层2（掺入10%黏土）和砂土层3（掺入20%黏土））的注浆加固试验，讨论不同配比水泥浆液对不同受注岩土体的注浆加固效果。
从以上实施例可见，本发明可以很方便的完成如下不同种类的注浆模拟试验：
（1）完成大尺度的注浆相似模拟试验，可根据需要设置多个注浆管对受注岩土体填料进行注浆加固，钻芯取样定性、定量探究注浆管有效重叠交圈对受注岩土体的反复加固效果，为实际工程中注浆管路的布置提供参考；
（2）同一时间完成相同注浆浆液对不同受注岩土体填料加固效果的相似模拟试验；
（3）同一时间完成不同配比注浆浆液对相同受注岩土体填料加固效果的相似模拟试验；
（4）同一时间完成不同配比注浆浆液对不同受注岩土体填料加固效果的相似模拟试验。
此外，通过压力计和流量计可以有效实时监测注浆模拟试验过程中的压力和流量，便于精确控制、掌握整个注浆试验过程；注浆箱体便于操作，可以很方便的取出受注岩土体填料，完成钻芯取样进行下一步的力学性能测试、细微观结构分析等室内试验。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，包括泵送装置（1）和安装在支架（10）上的注浆箱体（2）；所述泵送装置（1）连接有多个注浆管（11）；
其特征在于：
所述注浆箱体（2）包括上下敞口的方形的主箱（3），主箱（3）的前后侧板竖向布置，主箱（3）的左右侧板以上边向内倾斜的方式布置；所述主箱（3）的左右侧板的内壁固定有多对相对布置的带有滑槽的定位板（3-1）；相对所述带有滑槽的定位板（3-1）间安装有隔板（4），隔板（4）将主箱（3）分割成多个独立的腔室（5）；
所述主箱（3）下侧设有底板（6），底板（6）的前后端与支架（10）上下滑动连接；主箱（3）的前后侧板上分别固定安装有竖向布置的伸缩油缸（7），伸缩油缸（7）的活塞杆端与底板（6）端部连接；底板（6）上左右侧安装有多对相对布置的内衬板（8），内衬板（8）以上边向内倾斜的方式布置，内衬板（8）贴在主箱（3）的左右侧板内侧；
每一个所述腔室（5）上侧设有一个盖板（9），盖板（9）上开有定位孔（9-1）；所述注浆管（11）位于腔室（5）中，注浆管（11）上端安装在盖板（9）定位孔（9-1）中；
所述泵送装置（1）包括注浆泵（1-1），注浆泵（1-1）连接有主高压软管（1-2），主高压软管（1-2）连接有多个分流高压软管（1-3），分流高压软管（1-3）连接所述注浆管（11）；每一个分流高压软管（1-3）前分别安装有阀门（1-4）、压力表（1-5）和流量计（1-6）；
所述盖板（9）上的定位孔（9-1）共设有多个，多个定位孔（9-1）呈矩形或环形分布。
2.根据权利要求1所述的考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，其特征在于：所述隔板（4）两边滑动安装在所述主箱（3）带有滑槽的定位板（3-1）中，隔板（4）上端具有挡边（4-1），挡边（4-1）搭接在主箱（3）上边沿。
3.根据权利要求1所述的考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，其特征在于：所述内衬板（8）与底板（6）铰接，内衬板（8）内侧设有固定在底板（6）上的内档台（6-1）。
4.根据权利要求1所述的考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，其特征在于：所述注浆管（11）直径为10-30 mm，注浆管（11）上每隔10 cm对穿直径5 mm的圆孔，相邻圆孔交错布置。
5.一种考虑注浆加固有效重叠交圈的试验方法，采用权利要求3所述的考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置，其特征在于：
①连接组成注浆模拟试验装置：将分流高压软管（1-3）与注浆管（11）连接，注浆管（11）置于注浆箱体（2）中；
②按照试验需要制作被注介质：被注介质包括砂土、黏土、粉土、砂卵砾石土层，试验过程中被注介质分层填入注浆箱体（2）的腔室（5）中；
③按照试验要求制作注浆浆液：注浆浆液包括水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-黏土浆液；
④按照试验要求设定注浆压力：启动注浆泵（1-1）对注浆箱体（2）进行注浆，将浆液注入注浆箱体（2），待达到设置好的注浆时间后停止注浆，并实时记录注浆流量和注浆压力；
⑤试验结束后形成注浆胶结体：原位养护24-48小时后，拆卸注浆箱体（2），利用伸缩油缸向下顶出底板（6），注浆胶结体随底板（6）及内衬板（8）离开主箱（3），内衬板（8）向注浆胶结体外侧打开，取出注浆胶结体；
⑥通过取样完成注浆胶结体的物理力学性能测试、细微观形貌测试。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010285658.7A CN111257203B (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010285658.7A CN111257203B (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111257203A CN111257203A (zh) | 2020-06-09 |
| CN111257203B true CN111257203B (zh) | 2022-06-14 |
Family
ID=70948170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010285658.7A Active CN111257203B (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111257203B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112345564B (zh) * | 2020-10-23 | 2021-09-17 | 中国矿业大学(北京) | 一种手摇式实验室注浆简易装置 |
| CN114323624B (zh) * | 2022-01-12 | 2022-11-25 | 四川大学 | 一种牙科高速涡轮手机防回吸效果检测装置及检测方法 |
| CN116068147B (zh) * | 2023-03-06 | 2023-06-13 | 广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所 | 一种岛礁地下淡水边界变化研究用模拟装置 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0610529A1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-08-17 | Heinz Falk | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von genau masshaltigen plattenförmigen Elementen |
| CN101749030A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-06-23 | 中国矿业大学 | 用于巷道软弱围岩加固的多孔并联注浆方法及装置 |
| CN102226405A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-10-26 | 河北同成矿业科技有限公司 | 一种用非金属注浆锚索对松软煤层工作面进行加固的方法 |
| CN203881739U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-10-15 | 山东大学 | 一种可加载地应力、孔隙水压力的注浆模型试验装置 |
| CN105277415A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-01-27 | 合肥工业大学 | 模拟路面修复的高聚物注浆试验模具及其应用 |
| CN106571099A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-04-19 | 长安大学 | 一种道路基层或路基注浆加固补强效果室内模拟装置 |
| CN107268600A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-10-20 | 江苏燕宁建设工程有限公司 | 注浆加固方法、顶管施工方法及应用 |
| CN108327048A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-07-27 | 安徽理工大学 | 一种尺寸可调易拆卸的混凝土模具 |
| CN109267574A (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-25 | 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院 | 超深钻孔的注浆方法 |
| CN109296013A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 注浆加固效果模拟实验装置 |
| CN109655382A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-19 | 石家庄铁道大学 | 一种注浆模型试验箱体及试验方法 |
| CN209552080U (zh) * | 2018-11-21 | 2019-10-29 | 安徽阿凡达电气有限公司 | 一种环形混凝土电杆挡浆装置 |
-
2020
- 2020-04-13 CN CN202010285658.7A patent/CN111257203B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0610529A1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-08-17 | Heinz Falk | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von genau masshaltigen plattenförmigen Elementen |
| CN101749030A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-06-23 | 中国矿业大学 | 用于巷道软弱围岩加固的多孔并联注浆方法及装置 |
| CN102226405A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-10-26 | 河北同成矿业科技有限公司 | 一种用非金属注浆锚索对松软煤层工作面进行加固的方法 |
| CN203881739U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-10-15 | 山东大学 | 一种可加载地应力、孔隙水压力的注浆模型试验装置 |
| CN105277415A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-01-27 | 合肥工业大学 | 模拟路面修复的高聚物注浆试验模具及其应用 |
| CN106571099A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-04-19 | 长安大学 | 一种道路基层或路基注浆加固补强效果室内模拟装置 |
| CN109267574A (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-25 | 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院 | 超深钻孔的注浆方法 |
| CN107268600A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-10-20 | 江苏燕宁建设工程有限公司 | 注浆加固方法、顶管施工方法及应用 |
| CN108327048A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-07-27 | 安徽理工大学 | 一种尺寸可调易拆卸的混凝土模具 |
| CN109296013A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 注浆加固效果模拟实验装置 |
| CN209552080U (zh) * | 2018-11-21 | 2019-10-29 | 安徽阿凡达电气有限公司 | 一种环形混凝土电杆挡浆装置 |
| CN109655382A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-19 | 石家庄铁道大学 | 一种注浆模型试验箱体及试验方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 庞建勇 等.松散富水砂卵石层注浆模拟试验及其工程应用.《地下空间与工程学报》.2019,第15卷(第4期),第1156-1163页. * |
| 葛家良 等.注浆模拟试验及其应用的研究.《岩土工程学报》.1997,第19卷(第03期),第28-33页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111257203A (zh) | 2020-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111257203B (zh) | 考虑注浆加固有效重叠交圈的模拟试验装置及试验方法 | |
| CN108386177B (zh) | 一种三维多层多井压裂支撑裂缝实时监测实验系统与方法 | |
| Gao et al. | Model test and numerical simulation research of water leakage in operating tunnels passing through intersecting faults | |
| CN103926383B (zh) | 隧道突水突泥与注浆处治三维模型试验系统及其试验方法 | |
| CN205483943U (zh) | 一种模拟泥水盾构中泥浆浸入地层形成泥膜的实验装置 | |
| CN108613885B (zh) | 一种模拟桩侧后注浆的室内试验方法 | |
| CN111255471B (zh) | 多工况土压平衡盾构渣土工作性测试模拟试验系统 | |
| CN103913289A (zh) | 盾构隧道同步注浆试验用模拟系统及其试验方法 | |
| CN108828195B (zh) | 一种模拟桩端后注浆浆液上返的室内试验方法 | |
| CN107525541B (zh) | 一种低渗透性煤岩体劈裂渗透耦合注浆试验装置及方法 | |
| CN203881738U (zh) | 隧道突水突泥与注浆处治三维模型试验系统 | |
| CN109798130A (zh) | 一种多功能盾构同步注浆模型试验装置 | |
| CN109709307B (zh) | 一种不规则边界条件相似材料模拟试验装置和方法 | |
| CN111157363B (zh) | 土压平衡盾构渣土工作性及改良优化评价试验方法 | |
| CN212568764U (zh) | 饱和粉细砂层诱导注浆实验模型 | |
| CN111175477A (zh) | 饱和粉细砂层诱导注浆实验模型及实验方法 | |
| CN111505237A (zh) | 一种残煤复采破碎煤岩体注浆改性试验装置及试验方法 | |
| CN214011233U (zh) | 一种模拟煤层开采顶板含水层运移的相似模拟实验装置 | |
| Deng et al. | Experimental study on grouting effect and mechanical properties of the rockfill materials grouted with SCM | |
| CN203881759U (zh) | 一种用于模拟顶管施工的圆形顶管 | |
| CN113188970B (zh) | 一种模拟泥水盾构泥浆渗透成膜的变截面试验装置及方法 | |
| CN114279934B (zh) | 岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透性试验装置与方法 | |
| CN110529148A (zh) | 一种用于模拟填土注浆的实验装置及实验方法 | |
| CN214622655U (zh) | 一种模拟高压注浆的装置 | |
| CN114000896A (zh) | 深部分区破裂围岩复合注浆加固方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |