CN111650365B - 一种智能灌浆多功能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能灌浆多功能试验装置，包括智能灌浆单元机、试验箱、试验台架、地应力加载系统和地下水模拟系统；智能灌浆单元机通过灌浆管路与试验箱上的灌浆孔连通；试验箱位于试验台架内，并与试验台架形成至少一个间隔空间，试验箱上设置有至少一个与空间配合的排水孔，排水孔和空间构成用于模拟有无静、动地下水的地下水模拟系统；地应力加载系统包括设置于所述空间的、用于模拟应力状态和/或盖重的至少一个力加载器以及与所述力加载器连接的力加载控制系统；试验箱内设置传感器。通过本发明的试验装置可实现多种节理和裂隙组合的试样、浆液以及边界条件的组合试验，同时通过地应力加载系统和地下水模拟系统可更加真实反映灌浆情况。

Description

一种智能灌浆多功能试验装置

技术领域

本发明涉及灌浆试验技术领域，尤其涉及一种智能灌浆多功能试验装置。

背景技术

常规灌浆试验装置试验条件往往单一、片面，难以反映真实的灌浆情况，不能综合考虑地应力、浆液-水驱替、混凝土盖重、不同节理产状、不同裂隙开度、不同节理密度、不同裂隙粗糙度、不同灌浆压力、不同浆液水灰比、不同水泥磨细度以及有无外加剂的复杂灌浆试验情况的组合，缺乏对灌浆过程“可视化”的实验装置，缺乏较大规模的三维灌浆试验装置。因此，亟需一种可以实现多种试样、浆液以及边界条件的组合试验以及可视化的装置。

发明内容

本发明为解决上述相关技术中的一种或更多种不足而提出。根据本发明的技术方案，可以解决目前灌浆试验装置试验条件往往单一、片面，难以反映真实的灌浆情况等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种智能灌浆多功能试验装置，包括智能灌浆单元机、试验箱、试验台架、地应力加载系统和地下水模拟系统；所述智能灌浆单元机通过灌浆管路与所述试验箱上的灌浆孔连通；所述试验箱位于所述试验台架内，并与所述试验台架形成至少一个间隔空间，所述试验箱上设置有至少一个与所述空间配合的排水孔，所述排水孔和所述空间构成用于模拟有无静、动地下水的所述地下水模拟系统；所述地应力加载系统包括设置于所述空间的、用于模拟应力状态和/或盖重的至少一个力加载器以及与所述力加载器连接的力加载控制系统；所述试验箱内设置有应力传感器和/或应变传感器和/或静水压力传感器。

进一步地，所述力加载器为液压千斤顶，相应地所述力加载控制系统为液压伺服控制系统。

进一步地，所述试验箱包括三个可移动面和所述试验台架上的三个不可移动面；所述三个可移动面与所述试验台架之间间隔设置并形成所述空间；所述至少一个力加载器设置于所述至少一个可移动面与所述试验台架之间，优选地，所述力加载器为多个并均布于所述三个可移动面和所述试验台架之间。

进一步地，所述试验箱还包括试验箱框架，所述三个可移动面通过所述试验箱框架连接并固定后与所述三个不可移动面合围形成所述试验箱；优选地，所述三个可移动面互相垂直连接于所述验箱框架和/或所述三个不可移动面也互相垂直地连接。

进一步地，所述试验台架还包括侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架，所述侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架上设置有摄像机，优选地，所述摄像机为红外摄像机并与摄像储存系统通信连接。

进一步地，还包括通过电缆与所述传感器通信连接的传感器监测系统。

进一步地，所述排水孔包括上部排水孔、中部排水孔和底部排水孔，优选地，所述排水孔也可作为灌浆孔，用于模拟不同的灌浆位置。

进一步地，所述灌浆管路上设置有高压控制阀门。

进一步地，所述试验台架通过多块三角钢架、钢面板拼接构成。

进一步地，所述试验台架上设置有用于调整所述试验台架稳定性的钢架连接螺栓，所述试验箱采用塑胶等材料密封。

与现有技术相比，本发明包括但不限于以下有益效果：

本发明提供的智能灌浆多功能试验装置可以实现多种试样、浆液以及边界条件的组合试验，解决常规灌浆试验单一、片面的试验条件组合，综合考虑地应力、浆液-水驱替、混凝土盖重、不同节理产状、不同裂隙开度、不同节理密度、不同裂隙粗糙度、不同灌浆压力、不同浆液水灰比、不同水泥磨细度以及有无外加剂的复杂灌浆试验情况的组合，可操作性强，有助于灌浆机理的深入研究；

通过力加载器、力加载器控制系统组成的地应力加载系统能够模拟地应力状态与有无混凝土盖重的工况，可更加真实地反映实际灌浆情况；

通过试验箱与试验台架之间的空间，配合试验箱周围的排水孔，可以模拟有无静、动地下水的情况，可更加真实地反映实际灌浆情况；

试验箱主体材料可以为高强度有机玻璃，配合内部布置的传感器，实现了对箱内浆液流动的可视化与摄像的可能，满足强度要求，方便实验结果的观察；

试验钢架采用三角钢制作，有足够的承载力，在钢架顶部与侧面安装摄像机支撑架，方便摄像机记录灌浆试验的全过程；

采用智能灌浆单元制浆，方便快捷且智能化的制作不同水灰比、不同外加剂的浆液。

附图说明

图1是本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置正视图；

图2是本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置中试验箱及试验台架(不可移动面)正视图；

图3是本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置中试验箱及试验台架(不可移动面)俯视图；

图4是本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置中试验台架正视图；

图5是本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置中试验台架俯视图。

附图标记：1——智能灌浆单元机；2——灌浆管路；3——高压控制阀门；4——传感器；5——灌浆孔；6——试验箱的不可移动面(可以是透明或者不透明的)；7——连接螺栓；8——试验箱框架；9——上部排水孔/灌浆孔；10——中部排水孔/灌浆孔；11——底部排水孔/灌浆孔；12——试验箱的可移动面(可以是透明或者不透明的)；13——力加载器；14——试验台架；15——电缆；16——传感器监测系统；17——力加载控制系统；18——试验箱；19——塑胶；20——侧面摄像机；21——摄像储存系统；22——顶部摄像机

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明提供的一种智能灌浆多功能试验装置，包括智能灌浆单元机1、试验箱18、试验台架14、地应力加载系统13、17和地下水模拟系统；所述智能灌浆单元机1通过灌浆管路2与所述试验箱18上的灌浆孔5连通；所述试验箱18位于所述试验台架14内，并与所述试验台架14形成至少一个间隔空间，所述试验箱18上设置有至少一个与所述空间配合的排水孔9、10、11，所述排水孔9、10、11和所述空间构成用于模拟有无静、动地下水的所述地下水模拟系统；所述地应力加载系统13、17包括设置于所述空间的、用于模拟应力状态和/或盖重的至少一个力加载器13以及与所述力加载器连接的力加载控制系统17；所述试验箱18内设置有应力传感器和/或应变传感器和/或静水压力传感器4。

本发明的智能灌浆单元机可包括智能配浆系统，可以实现自动配浆，并由储浆桶储浆；以及数据中心，实现对灌浆数据，包括压力、流量、灌浆时间的监测、采集、记录、传输；以及智能压力流量联合控制系统，实现对灌浆压力从0Mpa到6Mpa、流量的智能控制；同时还可包括注浆泵、注浆管等结构。本发明的至少一个力加载器用于模拟地应力加载，为试验箱提供较为真实的应力状态与盖重。本发明通过试验台架与试验箱之间的空间配合试验箱上的排水孔构成地下水模拟系统，可以模拟静、动地下水两种情况。本发明的传感器可以实时监测试验数据。

进一步地，所述力加载器13为液压千斤顶，相应地所述力加载控制系统17为液压伺服控制系统。当然，本领域中其他的力加载器，例如直线电机等，只要能够实现力加载的装置都能够用于本发明中。

进一步地，所述试验箱18包括三个可移动面12和所述试验台架14上的三个不可移动面6；所述三个可移动面12与所述试验台架14之间间隔设置并形成所述空间；所述至少一个力加载器13设置于所述至少一个可移动面12与所述试验台架14之间，优选地，所述力加载器13为多个并均布于所述三个可移动面12和所述试验台架14之间。本发明通过三个可移动面不仅可以实现三个方向的应力加载以满足试验要求，且试验箱的密封更加容易控制、试验箱内部被灌体及传感器的摆放更加方便、试验箱的结构更加合理化。同时三个可移动面完全可以满足试验箱的快速拆卸，方便试验后被灌体及浆液的清理，方便试验后试样的观察、获取、分析。

进一步地，所述试验箱18还包括试验箱框架8，所述三个可移动面12通过所述试验箱框架8连接并固定后与所述三个不可移动面6合围形成所述试验箱18；优选地，所述三个可移动面12互相垂直连接于所述验箱框架8和/或所述三个不可移动面6也互相垂直地连接。

进一步地，所述试验台架14还包括侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架，所述侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架上设置有摄像机20、22，优选地，所述摄像机20、22为红外摄像机并与摄像储存系统21通信连接。本发明的试验箱主体材料可以采用高强度有机玻璃，配合上述摄像机能够实现对箱内浆液流动的可视化与摄像的可能，满足强度要求，方便实验结果的观察。

进一步地，还包括通过电缆15与所述传感器4通信连接的传感器监测系统16。

进一步地，所述排水孔9、10、11包括上部排水孔9、中部排水孔10和底部排水孔11，优选地，所述排水孔9、10、11也可作为灌浆孔，用于模拟不同的灌浆位置。

进一步地，所述灌浆管路2上设置有高压控制阀门3。

进一步地，所述试验台架14通过多块三角钢架、钢面板拼接构成。

进一步地，所述试验台架14上设置有用于调整所述试验台架14稳定性的钢架连接螺栓7，所述试验箱18采用塑胶等材料19密封。

进一步地，所述试验箱尺寸为1.5m×1.5m×1.5m。

本发明的智能灌浆多功能试验装置的试验方法为：

(1)组装试验装置，包括将灌浆管路、传感器等连接好，将试验箱密封后，安装力加载器并调整试验钢架上的紧固件，确保装置安装牢固；

(2)对力加载器进行加压，达到预先设计的地应力与盖重水平，检查智能灌浆单元，确保出浆顺利；

(3)通过向试验箱内部灌水，例如通过连接到废水池或者集水桶的排水管向试验箱内部灌水，启动摄像机和/或传感器监测系统，启动灌浆系统，开始灌浆；

(4)对灌浆过程进行实时的监测，记录整个灌浆过程。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，或者对其中部分技术特征进行等同替换，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (12)

1.一种智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，包括智能灌浆单元机(1)、试验箱(18)、试验台架(14)、地应力加载系统(13、17)和地下水模拟系统；所述智能灌浆单元机(1)通过灌浆管路(2)与所述试验箱(18)上的灌浆孔(5)连通；所述试验箱(18)位于所述试验台架(14)内，并与所述试验台架(14)形成至少一个间隔空间，所述试验箱(18)上设置有与所述空间配合的排水孔(9、10、11)，所述排水孔(9、10、11)和所述空间构成用于模拟有无静、动地下水的所述地下水模拟系统；所述地应力加载系统(13、17)包括设置于所述空间的、用于模拟应力状态和盖重的至少一个力加载器(13)以及与所述力加载器(13)连接的力加载控制系统(17)；所述试验箱(18)内设置有应力传感器和应变传感器和静水压力传感器(4),

所述试验箱(18)包括仅仅三个可移动面(12)和所述试验台架(14)上的三个不可移动面(6)；所述三个可移动面(12)与所述试验台架(14)之间间隔设置并形成所述空间；所述至少一个力加载器(13)设置于所述至少一个可移动面(12)与所述试验台架(14)之间，

所述排水孔(9、10、11)包括上部排水孔(9)、中部排水孔(10)和底部排水孔(11)，所述底部排水孔(11)靠近所述试验箱(18)的底部。

2.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述力加载器(13)为液压千斤顶，相应地所述力加载控制系统(17)为液压伺服控制系统。

3.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述力加载器(13)为多个并均布于所述三个可移动面(12)和所述试验台架(14)之间。

4.如权利要求3所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述试验箱(18)还包括试验箱框架(8)，所述三个可移动面(12)通过所述试验箱框架(8)连接并固定后与所述三个不可移动面(6)合围形成所述试验箱(18)。

5.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述试验台架(14)还包括侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架，所述侧面摄像机支撑架和/或顶部摄像机支撑架上设置有摄像机(20、22)。

6.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，还包括通过电缆(15)与所述传感器(4)通信连接的传感器监测系统(16)。

7.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述排水孔(9、10、11)作为灌浆孔，用于模拟不同的灌浆位置。

8.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述灌浆管路(2)上设置有高压控制阀门(3)。

9.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述试验台架(14)通过多块三角钢架、钢面板拼接构成。

10.如权利要求1所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述试验台架(14)上设置有用于调整所述试验台架(14)稳定性的钢架连接螺栓(7)，所述试验箱(18)采用塑胶材料(19)密封。

11.如权利要求3所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述三个可移动面(12)互相垂直连接于所述试验箱框架(8)和/或所述三个不可移动面(6)也互相垂直地连接。

12.如权利要求5所述的智能灌浆多功能试验装置，其特征在于，所述摄像机(20、22)为红外摄像机并与摄像储存系统(21)通信连接。

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