CN112525776A - 一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置 - Google Patents

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王凯
任博
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Abstract

本发明涉及一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，包括装置上板、装置下板、前后封板以及密封垫片；所述装置上板和装置下板的相向面为光滑面，装置下板的左侧开设有凹槽，与装置上板形成储浆舱；装置下板的右侧沿长度开设裂隙槽，其起始端与储浆舱连通；装置下板对应储浆舱的底部开设注浆孔和进浆口测压孔，裂隙槽的底部开设出浆口测压孔以及溢浆孔。装置材料整体采用高强度锰板，有效限制模型在试验过程中发生变形；模型裂隙面采用高精度磨光技术，要求裂隙面相对光滑，保证了试验精度；装置上板和装置下板的前后侧通过密封垫片以及封板密封，实现试验过程中的高注浆压力的要求，获得高注浆压力下的单裂隙注浆渗流过程中的压力流量特征。

Description

一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置
技术领域
本发明涉及一种裂隙注浆渗流试验装置，具体涉及一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置。
背景技术
注浆作为一种实用的支护手段，应用于各种地下工程以及隧道工程中。通过注浆技术能将浆液注入到岩体裂隙中，将破碎岩体胶结加固成一个整体，改善岩体力学特性，提高围岩承载能力，起到防水加固的作用，对解决地下工程施工安全和长期稳定具有重要意义。岩体注浆过程是一个复杂的系统工程，了解岩体注浆过程中浆液的渗流特性对确定注浆参数以及保证注浆效果起着至关重要的作用，而研究单裂隙渗流是研究裂隙岩体渗流的基础和理论支撑。
由于现场试验存在诸多影响因素，使得试验结果离散性较大，不利于试验结果分析，故实验室研究一直都是一个十分重要的研究手段。通过实验室研究，能够精确的获得不同影响因素下的试验结果，对理论分析起着至关重要的作用。如中国专利CN108507879A注浆试验系统中所提装置，能够获得了微裂隙表面的应力应变变化规律，但忽略了试验过程中水泥浆液在微裂隙中的渗流规律。如中国专利CN109283097A所提注浆试验装置，实现了动水和静水条件下的裂隙注浆模拟可视化，但无法实现高注浆压力下的注浆渗流模拟试验。可见，现有的实验室单裂隙注浆渗流装置由于密封性等问题，多只能进行低注浆压力下的渗流试验，无法获得水泥浆液在高注浆压力下的裂隙渗流特性。
因此，目前缺少一种裂隙注浆渗流试验装置，它能够实现实验室内高注浆压力下的单裂隙注浆渗流试验，获得单裂隙注浆渗流过程中的压力流量特征，从而得到水泥浆液在单裂隙中的渗流特性。
发明内容
针对目前裂隙注浆渗流试验装置存在的问题，本发明提出了一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其设计简单并且易于加工，可以实现高注浆压力下的单裂隙注浆渗流试验。
技术方案：一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，包括装置上板、装置下板、前后封板以及密封垫片；所述装置上板和装置下板的相向面为光滑面，装置下板的左侧开设有凹槽，与装置上板形成储浆舱；装置下板的右侧沿长度开设裂隙槽，其起始端与储浆舱连通；装置下板对应储浆舱的底部开设注浆孔和进浆口测压孔，裂隙槽的底部开设出浆口测压孔以及溢浆孔；装置上板和装置下板的前后侧通过密封垫片以及封板密封。
进一步的，所述的装置上板和装置下板材料选用高强度锰钢，能够有效地控制其变形。
进一步的，在装置上板和装置下板的的四个角对应开设贯通钻孔，通过密封长螺栓将装置上板和装置下板固定连接。
进一步的，在装置上板和装置下板的前后侧面开设若干个半贯通钻孔，通过密封短螺栓将前后封板以及密封垫片固定。
进一步的，前后封板以及密封垫片上设有与装置上板和装置下板上的半贯通钻孔对应的钻孔，密封垫片设置在前后封板与装置上板和装置下板之间，通过密封短螺栓的挤压达到完全密封的状态。
进一步的，所述的注浆孔、进浆口测压孔、出浆口测压孔以及溢浆孔均设置于装置下板的中线位置。
进一步的，所述装置上板、装置下板的右侧通过密封垫片以及封板密封。
进一步的，所述注浆孔处安装注浆管，注浆管与注浆装置相连；所述进浆口测压孔和出浆口测压孔处分别安装压力传感器；所述溢浆孔处安装导引管，将浆液引流至浆液收集装置中。
本发明有益效果：
本发明提供了一种单裂隙高压注浆渗流试验装置，装置材料整体采用高强度锰板，可以有效限制模型在试验过程中发生变形；模型裂隙面采用高精度磨光技术，要求裂隙面相对光滑，保证了试验精度；
本发明提供了一种单裂隙高压注浆渗流试验装置，通过密封螺栓和密封垫片使得试验装置可以达到一种密封状态，能够实现试验过程中的高注浆压力的要求，获得高注浆压力下的单裂隙注浆渗流过程中的压力流量特征。
本发明提供了一种单裂隙高压注浆渗流试验装置，装置整体结构简单，拆卸方便，可重复使用。
附图说明
图1是本发明装置的整体示意图。
图2是装置上板侧视图。
图3是装置上板俯视图。
图4是装置下板侧视图。
图5是装置下板俯视图。
图6是前后封板侧视图。
图7是密封垫片结构示意图。
图中，1.装置上板；2.装置下板；3.前后封板；4.密封螺栓；4-1.密封长螺栓；4-2.密封短螺栓；5.密封垫片；6.密封螺栓钻孔；6-1.密封长螺栓钻孔；6-2.密封短螺栓钻孔；7.储浆舱；8.注浆孔；9.进浆口测压孔；10.出浆口测压孔；11.溢浆孔；12.裂隙槽。
具体实施方式
结合附图，对本发明裂隙注浆渗流试验装置进行进一步的描述：
如附图1所示，一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，主要包括装置上板1、装置下板2、前后封板3、密封螺栓4以及密封垫片5；所述装置上板1与装置下板2通过两端的密封长螺栓4-1固定在一起，在前后封板3与装置上板1和装置下板2之间放置好定制的密封垫片5后，通过密封短螺栓4-2将前后封板3固定在装置上板1和装置下板2上，实现装置密封状态。
如附图2所示，所述的装置上板1采用线切割技术切割而成，材料选用高强度锰钢，能够有效地控制其变形，在上板的四个角各钻一个直径18mm的贯通钻孔6-1，用于安装密封长螺栓4-1。在装置上板1两侧按设计要求各钻四个直径18mm的半贯通钻孔6-2，用于安装密封短螺栓4-2。
所述的装置下板2材料采用与上板相同的高强度锰钢，并利用线切割技术在装置下板2左侧切割出一个凹槽，使其与装置上板1一起形成可以储存注浆浆液的储浆舱7；利用高精度磨光技术在装置下板2右侧磨出一定深度的浅凹槽，作为裂隙槽12。对应装置上板1相同位置在装置下板2四个角各钻一个直径18mm的贯通钻孔6-1，用于安装密封长螺栓4-1。在装置下板2中线位置按设计要求钻四个贯通钻孔，分别为直径18mm的注浆孔8、直径10mm的进浆口测压孔9、直径10mm的出浆口测压孔10以及直径18mm的溢浆孔11。在装置下板2两侧按设计要求各钻三个直径18mm的半贯通钻孔6-2，用于安装密封短螺栓4-2。
所述的前后封板3材料选用高强度锰钢，在对应装置上下板侧面钻孔的位置共钻七个钻孔6-2，用于安装密封短螺栓4-2，将前后封板3与装置上板1和装置下板2固定，形成密闭空间。
所述的密封螺栓4分两种，分别为密封长螺栓4-1和密封短螺栓4-2。两种密封螺栓4的螺杆外径均与装置上板1、装置下板2以及前后封板3的钻孔6直径相同。其中密封长螺栓4-1用于将装置上板1和装置下板2固定在一起，密封短螺栓4-2用于将前后封板3固定在装置上板1和装置下板2上。
所述密封垫片5放置在装置上板1和装置下板2与前后封板3之间，用于填充两者之间的空隙，通过密封短螺栓4-2的挤压达到完全密封的状态。所述装置上板1、装置下板2的右侧也可以根据需求通过密封垫片以及封板密封。
下面通过具体实施例来进行详细试验介绍：首先按照上述步骤将试验装置安装完毕后，在试验装置底部注浆孔8处安装上注浆管，注浆管与注浆装置相连；然后在试验装置底部进浆口测压孔9和出浆口测压孔10处分别安装压力传感器进行监测浆液渗流过程中的压力变化状态；然后在试验装置底部溢浆孔11处安装导引管，将浆液引流至放置在装置下的浆液收集桶中，浆液收集桶放置在电子秤上，通过设计的软件能够实时监测浆液的流量变化。当所有装置设备连接完毕后，将配比好的水泥浆液倒入注浆装置中，设定好注浆压力后进行注浆试验，将试验过程中收集到的压力流量数据整理后传输到电脑上做进一步研究分析。

Claims (9)

1.一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，包括装置上板、装置下板、前后封板以及密封垫片；所述装置上板和装置下板的相向面为光滑面，装置下板的左侧开设有凹槽，与装置上板形成储浆舱；装置下板的右侧沿长度开设裂隙槽，其起始端与储浆舱连通；装置下板对应储浆舱的底部开设注浆孔和进浆口测压孔，裂隙槽的底部开设出浆口测压孔以及溢浆孔；装置上板和装置下板的前后侧通过密封垫片以及封板密封。
2.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，所述的装置上板和装置下板材料选用高强度锰钢，能够有效地控制其变形。
3.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，在装置上板和装置下板的的四个角对应开设贯通钻孔，通过密封长螺栓将装置上板和装置下板固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，在装置上板和装置下板的前后侧面开设若干个半贯通钻孔，通过密封短螺栓将前后封板以及密封垫片固定。
5.根据权利要求4所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，前后封板以及密封垫片上设有与装置上板和装置下板上的半贯通钻孔对应的钻孔，密封垫片设置在前后封板与装置上板和装置下板之间，通过密封短螺栓的挤压达到完全密封的状态。
6.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，所述的注浆孔、进浆口测压孔、出浆口测压孔以及溢浆孔均设置于装置下板的中线位置。
7.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，所述裂隙槽通过高精度磨光技术制作而成。
8.根据权利要求1所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，所述装置上板、装置下板的右侧通过密封垫片以及封板密封。
9.根据权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种适用于实验室的单裂隙高压注浆渗流试验装置，其特征在于，所述注浆孔处安装注浆管，注浆管与注浆装置相连；所述进浆口测压孔和出浆口测压孔处分别安装压力传感器；所述溢浆孔处安装导引管，将浆液引流至浆液收集装置中。
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