CN209167303U - 室内可重复注浆试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种室内可重复注浆试验系统，包括供压装置：高压气罐和气体减压阀；储浆装置：顶盖、容器和支架，顶盖上有压力表和进气阀，桶身包括耐高压圆形钢管及锥形钢管，锥顶处有出浆阀，支架与容器固定连接，进气阀还通过高压输气管连接供压装置的气体减压阀，支架下方设有称重装置；注浆装置：包括桶身和桶盖，桶身底部设有出气孔，桶盖中心设有注浆孔，桶盖通过锁扣安装在桶身上，所述储浆装置的出浆阀通过高压输浆管连接到桶盖的注浆孔中。本实用新型能够在室内快速地模拟岩土体介质注浆试验，获得浆液的扩散机理和扩散半径，为确定各岩土介质的注浆参数提供重要数据支撑。

Description

室内可重复注浆试验系统

技术领域

本实用新型属于岩土工程实验设备技术领域，涉及一种室内可重复注浆试验系统。

背景技术

山地城市早期建设中经常开山填谷，形成了大面积的土石混合体回填区，其埋深从几米到上百米不等。随着城镇化扩张和城市化进程的加速，地铁工程建设不可避免地要穿越深厚的土石混合体回填土区，由于土石混合体回填土具有结构松散、孔隙率大、胶结能力弱、稳定性差、渗透性强等典型特征，当地下工程穿越深埋回填土地层时往往会发生洞室大变形、不均匀沉降、坍塌、渗水等问题，影响地下工程正常施工，且为后续运营埋下较大的安全隐患。为了较好地控制土石混合体回填土区地层变形，在回填土地层进行地铁工程建设时，需对围岩进行注浆加固，使洞周土层形成一个环形的承载拱，保证洞周及掌子面的稳定性，并提高隧道围岩抗渗性能。由于山地城市土石混合体回填土中块石粒径大小不一，且在地层中呈随机分布，造成单位体积回填土中含石量差异较大。在回填土地层进行现场注浆加固时，缺乏对土石混合体注浆浆液性能、浆液的扩散规律等的研究，可循的经验数据有限。此外，注浆技术规程(YBJ 44-1992)和城市轨道交通隧道工程注浆技术规程(DB11-1444-2017)所涉及土体皆为单一材料被注介质：碎石、砾石、粗砂、中砂、细砂、粉砂、黄土等，而土石混合体注浆技术参数的选取无规范可依，现场围岩注浆结核体形成效果差。因此，不同含石量下回填土区土石混合体的注浆加固机理的研究对隧道安全建设与稳定运营具有重要的工程意义。

由于土石混合体回填土被注介质结构组成不均匀，其注浆机理较为复杂，且相关研究工作甚少，其注浆技术参数的选取依赖于其他工程经验或现场多次试注浆效果。为了揭示不同含石量条件下土石混合体回填土的注浆加固机理，需要开展不同含石量条件下注浆扩散机理及其影响因素的研究。而原有的试验装置又有以下不足之处：

(1)在注浆结束后，发现存在浆液离析后液体流走而固体沉积在桶底围绕出浆阀口呈冲积扇型分布。在这样的注浆试验中，浆液性能不具有代表性。得出的试验数据不能应用于科研或实践。

(2)注浆试验需要制备大量土样，然而能够利用上的仅有注浆管口周围的一部分，土样浪费严重，且试验结束后的试样不方便取出。

(3)室内注浆试验设备大多复杂昂贵。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种室内可重复注浆试验系统及结石体半径测定方法，确保了浆液全部注入到被注土体介质中。圆柱形的注浆桶充分利用了土体介质。除了储浆装置以外，其他装置均不需要定做且价格便宜，节省了资金，同时使试验更加简便易行。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种室内可重复注浆试验系统，包括：

供压装置：包括高压气罐和与罐口连接的气体减压阀；

储浆装置：包括顶盖、容器和支架，所述顶盖上设有压力表和进气阀，所述顶盖通过多根高强度螺栓和密封垫圈与容器固定密封，所述容器包括耐高压圆形钢管及设在其下方与其密封连接的锥形钢管，所述锥形钢管的锥顶处设有出浆口，出浆口上设有出浆阀，所述支架与容器固定连接，用于支撑容器，所述进气阀通过顶盖上的通孔连通容器内外，所述进气阀还通过高压输气管连接供压装置的气体减压阀，所述支架下方还设有称重装置；

注浆装置：包括桶身和桶盖，所述桶身的底部设有用于平衡大气压的出气孔，桶盖中心设有注浆孔，所述桶盖通过锁扣安装在桶身上，所述储浆装置的出浆阀通过高压输浆管连接到桶盖的注浆孔中。

进一步，所述供压装置的高压气罐的罐口上还设有控制罐口开关的总阀，所述气体减压阀上设有控制输出压力的调压旋钮、显示输出压力的输出压力表和显示气罐内剩余气压的总压力表。

进一步，所述储浆装置顶盖上的压力表通过其下端的螺纹管与顶盖留设的螺纹孔连接固定，能够拆卸，量程覆盖试验所需的压力范围，注浆所需的浆液也可通过连接压力表的螺纹孔注入。

进一步，所述出浆阀为水阀，配合生料带安装在锥顶。

进一步，所述注浆装置的桶身内还套有一个能贴紧桶身内壁且有一定厚度的橡胶膜。

套上橡胶膜既方便试样的取出又防止跑浆。

进一步，所述储浆装置的称重装置上设有用于读取重量的数字显示屏，还外接有一个用于拍摄数字显示屏的录像设备。

通过录像设备，方便记录下整个试验过程中显示屏上的示数变化情况。

本实用新型的有益效果在于：确保了浆液全部注入到被注土体介质中，圆柱形的注浆桶充分利用了土体介质，除了储浆装置以外，其他装置均不需要定做且价格便宜，节省了资金，同时使试验更加简便易行，通过采用上述方案，可以快速准地进行注浆试验，利用多个注浆装置可在短时间内进行多组注浆试验；并且可以得出较为合理的结石体半径大小。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型所述室内可重复注浆试验系统的整体示意图；

图2为本实用新型所述室内可重复注浆试验系统的注浆装置底面示意图。

附图标记：气体减压阀1、高压气罐2、压力表3、进气阀4、高强度螺栓5、密封垫圈6、耐高压圆形无缝钢管7、顶盖8、锥形钢管9、出浆阀10、称重装置11、桶盖12、注浆管 13、注浆圆桶14、锁扣15、高压注浆管16、高压输气管17、出气孔18。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1、2所示，本实施例提供的一种室内可重复注浆试验系统，包括供压装置、储浆装置、注浆装置以及连通装置。所述供压装置，包括高压气罐2和安装在其上的气体减压阀1；

储浆装置，为一个耐高压圆形无缝钢管7和一个锥形钢管9焊接而成的容器，顶盖8上安装有高精度压力表3和进气阀4，顶盖由八根高强度螺栓5和密封垫圈6固定密封在耐高压圆形无缝钢管7上，锥形钢管锥顶部分装有一个出浆阀10，所述储浆装置底座为一个带数字显示屏的称重装置11，并设有四个滚轮；

注浆装置，为一个大型圆桶，圆桶桶身14底部有三个小出气孔18，用于平衡大气压，所述注浆装置顶部桶盖12中心有注浆孔13，桶盖12由六个锁扣15安装固定在桶身14上；

连通装置为高压输气管17、高压输浆管16、各装置上的减压气阀1、进气阀4、出浆阀 10和注浆管13构成，高压输气管17连接减压阀1和进气阀4来连通供压装置和储浆装置，高压输浆管16连接出浆阀10和注浆管13来连通储浆装置和注浆装置。

本实施例中，所述供压装置高压气罐2上还有与其直接相连的总阀；气体减压阀1上包括控制输出压力的调压旋钮、显示输出压力的输出压力表和显示气罐内剩余气压的总压力表。

本实施例中，所述储浆装置顶盖8上的高精度压力表3通过表下端的螺纹管与顶盖留设的螺纹孔连接固定，可拆卸，且密封性好，量程覆盖试验所需的压力范围。注浆所需的浆液也可通过连接压力表的螺纹孔注入。

本实施例中，所述储浆装置耐高压圆形无缝钢管7上还焊接了四根两两相连的角钢来作为支架，角钢下部焊接在底部的称重装置11上，除此以外，还在耐高压圆形无缝钢管两侧焊接了两根粗钢筋方便搬运。

本实施例中，所述储浆装置锥形钢管9锥顶的出浆阀10为水阀，配合生料带安装在锥顶。

本实施例中，所述注浆装置的圆桶桶身14内，还套有一个能贴紧桶身内壁有一定厚度的橡胶膜，既方便试样的取出又防止跑浆。

本实施例中，所述储浆装置的底座称重装置11的数字显示屏上可以安装一个固定支架用以架设录像设备，方便记录下整个试验过程中显示屏上的示数变化情况。

本实施例中，所述装置均满足压力要求。

本实施例中，所述装置均满足气密性要求。

利用上述装置系统进行室内可重复注浆试验，并且测定结石体半径工作原理如下：

1、装样：在注浆装置的桶身中贴内壁套装橡胶膜，加入制备好的土样，分适当层数入模，每层高140mm～160mm，用木锤击实之后，对表面进行凿毛处理再添土样；

2、埋管：加入适当层数的土样后，在桶盖12的中心即注浆孔的位置埋入高压输浆管，为防止高压输浆管口堵塞，在管口下方放一层碎石，加入最后一层土压实后加盖密封；

3、安全性检查：连接好供压装置和储浆装置后，打开进气阀4，关闭出浆阀10，打开高压气罐2总阀并调节输出压力为0.2MPa，待储浆装置气压稳定后关闭总阀，若压力表3上的气压值保持不变5min，则认为装置气密性良好；

4、制浆灌浆：减压放气后取下压力表3，按试验的需要配置浆液，将配置好的浆液迅速通过插在压力表3安装螺孔的漏斗倒入储浆装置中，安装好压力表3，将称重装置11读数示数置零；

5、加压注浆：打开录像设备记录整个试验过程称重装置11显示屏示数变化情况，打开总阀，将注浆压力调至试验压力，打开出浆阀10同时开始计时，开始注浆，称重装置11示数保持5min不变认为注浆结束，停止计时，结束拍摄，关闭出浆阀10，关闭总阀；

6、清洗装置：拔出注浆管13并插入废料桶，打开出浆阀10，待浆液全部流出，气体全部排出后清洗设备；

7、保存及取样：保存记录的试验资料，试样保存24h；

8、结石体半径的测定：针对不同形态的结石体采用不同的测定方法，对含石量小于50％的结石体，采用“分层测量法”进行测定，具体方法为每间隔5cm，对其剖面进行测量和记录数据，并采集剖面照片和进行图像处理与分析；对含石量大于等于50％的结石体，采用“多角度测量法”进行测定，对结石体进行水平方向上的图像采集。具体方法为每22.5°拍摄一张图像，通过图像处理软件读取图像上结石体轮廓线特征点的坐标，获得其扩散半径，经统计后取均值，即为该组试验浆液的扩散半径。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种室内可重复注浆试验系统，其特征在于：包括：

供压装置：包括高压气罐和与罐口连接的气体减压阀；

储浆装置：包括顶盖、容器和支架，所述顶盖上设有压力表和进气阀，所述顶盖通过多根高强度螺栓和密封垫圈与容器固定密封，所述容器包括耐高压圆形钢管及设在其下方与其密封连接的锥形钢管，所述锥形钢管的锥顶处设有出浆口，出浆口上设有出浆阀，所述支架与容器固定连接，用于支撑容器，所述进气阀通过顶盖上的通孔连通容器内外，所述进气阀还通过高压输气管连接供压装置的气体减压阀，所述支架下方还设有称重装置；

注浆装置：包括桶身和桶盖，所述桶身的底部设有用于平衡大气压的出气孔，桶盖中心设有注浆孔，所述桶盖通过锁扣安装在桶身上，所述储浆装置的出浆阀通过高压输浆管连接到桶盖的注浆孔中。

2.根据权利要求1所述的室内可重复注浆试验系统，其特征在于：所述供压装置的高压气罐的罐口上还设有控制罐口开关的总阀，所述气体减压阀上设有控制输出压力的调压旋钮、显示输出压力的输出压力表和显示气罐内剩余气压的总压力表。

3.根据权利要求1所述的室内可重复注浆试验系统，其特征在于：所述储浆装置顶盖上的压力表通过其下端的螺纹管与顶盖留设的螺纹孔连接固定，能够拆卸，量程覆盖试验所需的压力范围，注浆所需的浆液也通过连接压力表的螺纹孔注入。

4.根据权利要求1所述的室内可重复注浆试验系统，其特征在于：所述出浆阀为水阀，配合生料带安装在锥顶。

5.根据权利要求1所述的室内可重复注浆试验系统，其特征在于：所述注浆装置的桶身内还套有一个能贴紧桶身内壁且有一定厚度的橡胶膜，套上橡胶膜既方便试样的取出又防止跑浆。

6.根据权利要求1所述的室内可重复注浆试验系统，其特征在于：所述储浆装置的称重装置上设有用于读取重量的数字显示屏，还外接有一个用于拍摄数字显示屏的录像设备，

通过录像设备，方便记录下整个试验过程中显示屏上的示数变化情况。