CN112985757B - 一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法 - Google Patents

一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法，属于动水注浆预测与评价技术领域，包括管道，所述管道的入口端通过水泵与至少两个用于放置液体的箱体相连接，管道的出口端与收集池相连接，在所述管道上连接有多浆液混合管，所述多浆液混合管包括多个入口和一个出口，每个入口连接一个注浆泵，多浆液混合管的出口端插入管道内部，且能够在管道内摆动，在所述管道内多浆液混合管与管道的出口端之间依次设有排水阀门、超声波管道流量计、注水阀门、管道阀门以及离子浓度检测仪。本公开的试验装置及试验方法可以测定复杂滨海环境下浆液在岩溶管道中的封堵性能，选择最优的注浆参数，进而提高注浆效率。

Description

一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法
技术领域
本公开属于动水注浆预测与评价技术领域，具体是涉及一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
在滨海地区，岩溶水害突出，由于海水与地下淡水的混合影响加之潮汐作用，使得注浆加固效果差强人意。目前动水注浆试验装置存在一定不足之处，譬如：没有考虑动水条件下注浆角度和位置对封堵效果的影响、没有考虑滨海地质多水源影响下的注浆环境、试验方法不够全面、不能进行后续注浆效果及注浆体稳定性的评价试验（潮汐水位不同水压、潮汐干湿循环及注浆封堵前后内外水压力对注浆体稳定性的影响试验），功能性较为单一。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置及试验方法。本公开的试验装置及试验方法可以测定复杂滨海环境下浆液在岩溶管道中的封堵性能，选择最优的注浆参数，进而提高注浆效率。
本公开至少一实施例提供了一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置，该装置包括管道，所述管道的入口端通过水泵与至少两个用于放置液体的箱体相连接，管道的出口端与收集池相连接，在所述管道上连接有多浆液混合管，所述多浆液混合管包括多个入口和一个出口，每个入口连接一个注浆泵，多浆液混合管的出口端插入管道内部，且能够在管道内摆动，调整注浆角度；在所述管道内多浆液混合管与管道的出口端之间依次设有排水阀门、超声波管道流量计、注水阀门、管道阀门以及离子浓度检测仪。
进一步地，多浆液混合管的每个入口上均设有开关阀门。
进一步地，所述放置液体的箱体之间通过流量比例调控阀门相连接。
进一步地，在所述管道上设有旋转接头，所述旋转接头与多浆液混合管的出口相连接。
进一步地，管道的入口端和出口端上均设有压力表，所述压力表通过螺纹固定在管道上。
进一步地，超声波管道流量计固定在管道外壁，离子浓度检测仪固定在管道的内壁面上。
进一步地，所述水泵、注浆泵内置压力表。
本公开至少一实施例还提供了基于上述任一项所述的一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，该方法包括如下过程：
通过控制不同箱体中液体的混合比例形成混合水体，之后通过水泵将混合水体泵送到管道中，此过程中通过水泵调节混合水体的流速与压力；
不断的变换多浆液混合管的位置，调整注浆角度，同时通过离子浓度检测仪记录试验过程中浆液离子的变化规律和超声波管道流量计监测注浆封堵过程中动水流量随时间的变化规律，以此用来评价浆液的抗分散性能。
进一步地，待多浆液与混合水体形成注浆体并将管道封堵完成后，停止注浆，关闭管道阀门，通过水泵调节注浆体之前管道内的水压，通过注水阀门向注浆体与管道阀门空间内注水，并调节注水压力，模拟潮位高低及封堵后水位变化导致注浆体内外水压不同的工况。
进一步地，通过管道的排水阀门将封堵完成后注浆体之前的水排出，然后通过水泵将不同比例的混合水体泵送到管道中，保持水满管一段时间之后通过排水阀门放水，调节放水和充水的时间控制排水干燥时间和满管浸泡时间，从而模拟潮汐作用造成的干湿循环工况。
本公开的有益效果如下：
1、本公开提供的动水注浆试验装置可以实现多水源混合、不同注浆角度及注浆位置下浆液在岩溶管道中的流动扩散规律及封堵效果。
2、本公开提供的动水注浆试验装置可进行不同潮汐水位压力、潮汐干湿循环及封堵前后内外水压对注浆体稳定性的模拟。
3、本公开提供的动水注浆试验装置具有功能多样、操作简单、直观可视化等优点，能够测定复杂滨海环境下浆液在岩溶管道中的封堵性能，选择最优的注浆参数，进而提高注浆效率。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例提供的动水注浆试验装置结构示意图；
图2为本公开实施例提供的动水注浆试验装置中多浆液混合器示意图；
图3为本公开实施例提供的动水注浆试验装置中注浆角度调节器示意图。
图中：1-注浆角度调节器，2-水泵，3-注浆泵，4-浆液收集池，5-输浆管，6-透明PVC动水岩溶管道，7-压力表，8-超声波管道流量计，9-离子浓度检测仪，10-海水箱，11-淡水箱，12-流量比例调控阀门，13-排水阀门，14-注水阀门，15-管道阀门，16-注浆体，17-多浆液混合器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本公开实施例提供了一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置，该装置主要包括多水源供给系统、注浆调节系统以及动水岩溶管道系统三大部分。
如图1所示，所述多水源供给系统主要包括海水箱10、淡水箱11、流量比例调控阀门12以及第一水泵2；
所述动水岩溶管道系统主要包括PVC动水岩溶管道6、以及设置该管道内的压力表7、超声波管道流量计8、离子浓度检测仪9、排水阀门13、注水阀门14、管道阀门15、以及注浆体16；
所述注浆调节系统主要包括注浆角度调节器1、注浆泵3以及输浆管5。
具体的，所述PVC动水岩溶管道6的入口端通过水泵2与海水箱10、淡水箱11相连接，出口端与浆液收集池4相连接用来收集试验后的液体，所述海水箱10和淡水箱11的出口端通过一个管道连接到水泵2上，并且该管道上设有流量比例调控阀门12，通过该比例调控阀门12可以调节不同水源的比例，再通过水泵2将混合后的水源送到PVC动水岩溶管道内，同时在此过程中可以通过水泵2调节动水的流速和压力。
进一步，在所述PVC动水岩溶管道6设有一个注浆角度调节器1，参照图2和图3所示，该注浆角度调节器上设有一个接头，所述接头与岩溶管道的内部相连通，且可以在所述注浆调节器上转动调节位置。
本实施中的岩溶管道通过注浆调节器1与多浆液混合器17相连接，所述注浆泵3通过输浆管5与多浆液混合器17连接，所述多浆液混合器17为一个混合管，该混合管包括多个进液口和一个出液口，每个进液口连接一个注浆泵，所述出液口与注浆调节器上的接头相连接，并且做好两者的密封工作，这样可以通过注浆角度调节器的左右摆动，调节多浆液混合器中的浆液的注浆角度。
需要说明的就是，本公开的装置中不仅仅限于在管道中设置一个注浆调节器，也可以设置多个，这样实现多种浆液混合的效果。
进一步的，PVC动水岩溶管道6的出口端上依次设有超声波管道流量计8和离子浓度检测仪9，其中的超声波管道流量计8安装在透明PVC动水岩溶管道6的外壁，比如通过凡士林等耦合剂固定在管道的外壁上。所述离子浓度检测仪9粘接在透明PVC动水岩溶管道6的尾部；在所述透明PVC动水岩溶管道6长度方向上的两端分别安装压力表7，所述压力表7通过螺纹与透明PVC动水岩溶管道相连接。
所以上述实施例提供的动水注浆试验装置可进行多次试验，通过不断的调整注浆角度调节器1的位置，通过管道口上的超声波管道流量计8和离子浓度检测仪9的测量，实现不同注浆角度及注浆位置下浆液在岩溶管道中的流动扩散规律及封堵效果研究。
进一步地，本实施例中的透明PVC动水岩溶管道上靠近出口端的方向上还依次设有排水阀门13、注水阀门14和管道阀门15，其中排水阀门13和注水阀门14通过螺纹固定在管道上，注水阀门14上连接一个注水泵，管道阀门15为球状阀门，用来控制透明PVC动水岩溶管道6的通断，随着多浆液混合器中的浆液不断的进入管道中与水泵输入的动水混合形成注浆体16，待注浆体16封堵住动水岩溶管道6的时候，可以通过控制排水阀门13、注水阀门14和管道阀门15的通断，借助管道内的测量设备实现不同潮汐水位压力、潮汐干湿循环及封堵前后内外水压对注浆体稳定性的模拟。
下面详细说明一下基于上述动水注浆试验装置的试验方法，该方法包括如下过程：
A.首先通过流量比例调节阀门调节海水箱和淡水箱中水源的混合比例，之后通过第一水泵将水体泵送到透明PVC动水岩溶管道，此过程中可以通过水第一水泵调节动水流速与压力；
B.将注浆泵通过输浆管和多浆液混合器与注浆角度调节器相连接，通过多浆液混合器可进行多浆液及骨料等材料混合堵水试验研究，过程中可以通过注浆泵调节注浆压力，通过注浆角度调节器调整注浆角度；
C.通过离子浓度检测仪记录试验过程中水体里浆液离子的变化规律，用来评价浆液在复杂条件下的抗分散性能；通过超声波管道流量计监测注浆封堵过程中动水流量随时间的变化规律；
E.测定管道中注浆体的封堵性状、浆液离子浓度及流量的变化规律研究浆液流动扩散规律及注浆封堵效果；
随着多浆液与动水的混合形成注浆体实现对管道的封堵，待管道封堵完成后即可进行注浆体稳定性的模拟研究：
F.待管道封堵完成后，停止注浆，关闭管道阀门，此时可以通过水泵调节注浆体之前岩溶管道内的水压，通过注水阀门向注浆体与管道阀门空间内注水，并调节压力，通过注浆体两侧的压力表检测内部的压力，来模拟潮位高低及封堵后水位变化导致注浆体内外水压不同的工况，评价不同水压下注浆体的封堵效果；
G.当然也可通过岩溶管道下的排水口将封堵完成后注浆体之前的水排出，然后通过水泵将不同比例的水体泵送到透明PVC动水岩溶管道中，保持水满管一段时间之后通过排水阀门放水，可以调节放水充水的时间控制排水干燥时间和满管浸泡时间，从而模拟潮汐作用造成的干湿循环工况，评价潮汐环境下注浆体的稳定性。
由上可知，本公开提供的动水注浆试验装置可以实现多水源混合、不同注浆角度及注浆位置下浆液在岩溶管道中的流动扩散规律及封堵效果研究，同时可进行不同潮汐水位压力、潮汐干湿循环及封堵前后内外水压对注浆体稳定性的模拟。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，包括一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置，所述试验装置包括管道， 所述管道的入口端通过水泵与至少两个用于放置液体的箱体相连接， 管道的出口端与收集池相连接，在所述管道上连接有多浆液混合管， 所述多浆液混合管包括多个入口和一个出口，每个入口连接一个注浆泵，多浆液混合管的出口端插入管道内部，且能够在管道内摆动，在所述管道内多浆液混合管与管道的出口端之间依次设有排水阀门、超声波管道流量计、注水阀门、管道阀门以及离子浓度检测仪；
在所述管道上设有旋转接头，所述旋转接头与多浆液混合管的出口相连接；多浆液混合管的每个入口上均设有开关阀门；管道上靠近出口端的方向上还依次设有排水阀门、注水阀门和管道阀门；注水阀门上连接一个注水泵；
其特征在于：试验方法包括如下过程：
通过控制不同箱体中液体的混合比例形成混合水体，之后通过水泵将混合水体泵送到管道中，此过程中通过水泵调节混合水体的流速与压力；
不断的变换多浆液混合管的位置，调整注浆角度，同时通过离子浓度检测仪记录试验过程中浆液离子的变化规律和超声波管道流量计监测注浆封堵过程中动水流量随时间的变化规律，以此用来评价浆液的抗分散性能；
待多浆液与混合水体形成注浆体并将管道封堵完成后，停止注浆，关闭管道阀门，通过水泵调节注浆体之前管道内的水压，通过注水阀门向注浆体与管道阀门空间内注水，并调节注水压力，模拟潮位高低及封堵后水位变化导致注浆体内外水压不同的工况；
通过管道的排水阀门将封堵完成后注浆体之前的水排出，然后通过水泵将不同比例的混合水体泵送到管道中，保持水满管预设时间之后通过排水阀门放水，调节放水和充水的时间控制排水干燥时间和满管浸泡时间，从而模拟潮汐作用造成的干湿循环工况。
2.如权利要求1所述的一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，其特征在于，所述放置液体的箱体之间通过流量比例调控阀门相连接。
3.如权利要求1所述的一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，其特征在于，管道的入口端和出口端上均设有压力表，所述压力表通过螺纹固定在管道上。
4.如权利要求1所述的一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，其特征在于，超声波管道流量计固定在管道外壁，离子浓度检测仪固定在管道的内壁面上。
5.如权利要求1所述的一种滨海岩溶地区动水注浆试验装置的试验方法，其特征在于，所述水泵、注浆泵内置压力表。
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