CN209803135U - 一种稳压模拟注浆试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稳压模拟注浆试验装置，解决了现有注浆试验不能重复模拟多种工况、注浆压力难以控制等技术问题。本实用新型包括储浆注浆罐，储浆注浆罐通过第一导管连接有空气压缩机，第一导管上设置有调压阀，储浆注浆罐通过第二导管连接有试样模具，第二导管上设置有出浆口阀门，试样模具为可视化压力渗透试样模具或可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具。实用新型可实现试验室内被注浆介质从压密到劈裂注浆注浆过程，可监测结构层间顶部压力和扩散半径的变化规律，同时也实现了注浆过程的可视化及注浆压力和注浆量的可控化，操作简单，试验结果容易量化。

Description

一种稳压模拟注浆试验装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程中注浆技术领域，特别是指一种稳压模拟注浆试验装置及其应用方法。

背景技术

随着我国基建事业的发展，注浆技术在现役、新建、在建工程中及灾害防控、修复与加固中的应用越来越广泛。目前，在注浆理论大力发展的同时，关于浆液在被注浆介质中的扩散半径、压力衰减规律、浆脉的发育及不同注浆压力下浆液对被注介质的固化情况等，实际工程中无法直接观察到。

现有注浆技术存在以下问题：

在施工工程上，由于工况不同，注浆终压没有统一的标准，加上现场工人施工时多是凭经验确定，因此误差很大，极其容易因操作失误而达不到预期的注浆效果。

在试验室内，注浆压力的稳定性仍存在不足，对模拟注浆效果有着不可忽略的影响。模拟浆液扩散半径及扩散形式研究多是直接在场地上进行试验，验证结果是采用开挖的形式，不仅不能灵活模拟多种工况，而且无法实现可视化的实现效果。

因此，亟需一种可视化的室内模拟注浆试验装置，通过可重复性试验尽可能的模拟实际工程，进而印证理论的可行性，最终能够指导实际工程的施工。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种稳压模拟注浆试验装置，解决了现有注浆试验不能重复模拟多种工况、注浆压力难以控制等技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种稳压模拟注浆试验装置，包括储浆注浆罐，所述储浆注浆罐通过第一导管连接有空气压缩机，所述第一导管上设置有调压阀，储浆注浆罐通过第二导管连接有试样模具，第二导管上设置有出浆口阀门，试样模具为可视化压力渗透试样模具或可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具，可视化压力渗透试样模具和可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具为密封的PMMA管或金属圆筒。

所述第一导管上设置有三通泄压阀，三通泄压阀包括连通空气压缩机与储浆注浆罐的连接通道及与连接通道相连的泄气通道，泄气通道上设置有泄气开关。

所述可视化压力渗透试样模具与出浆口阀门之间的第二导管上设置有浆液电磁流量计。

所述可视化压力渗透试样模具包括连接在PMMA管上端或金属圆筒上端的上密封法兰及连接在PMMA管下端或金属圆筒下端的下密封法兰，上密封法兰和下密封法兰通过第一螺杆组件加固连接，上密封法兰和下密封法兰均开设有中心通孔，中心通孔内插设有与所述第二导管可拆卸连接的第一进浆导管。

所述可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具包括金属圆筒及密封在金属圆筒顶端的PMMA板，PMMA板通过第二螺杆组件加固连接在金属圆筒的顶端，PMMA板开设置有中心孔，中心孔内插设有与所述第二导管可拆卸连接的第二进浆导管。

所述金属圆筒内设置有压力传感器，金属圆筒的外部设置有与压力传感器相连的信号采集仪。

所述第一进浆导管上设置有第一进浆口阀门，第二进浆导管上设置有第二进浆口阀门。

本实用新型不仅可根据浆液在介质中的扩散形式模拟浆液在介质中压力渗透过程，也可以模拟浆液在结构层之间的扩散半径及扩散压力的衰减规律。另外，通过调压阀可将注浆压力控制在所需的注浆压力下，并且实时监测。注浆完成的标志可通过两种方法确定，一是注浆压力达到设定数值时浆液不再注入，流量计数显为0，二是调压阀的数显与空气压缩机的数据一致，达到任何一种形态就可准确地判断注浆已经结束。在试验室内，通过筛分析和透水性检测试验，预先获得被注浆材料介质的粒径大小范围及渗透系数，将压力传感器安装在试样模具内，可实时监测被注浆介质的压力变化。本实用新型可实现试验室内被注浆介质从压密到劈裂注浆注浆过程，可监测结构层间顶部压力和扩散半径的变化规律，同时也实现了注浆过程的可视化，及注浆压力和注浆量的可控化，操作简单，试验结果容易量化。另外，本实用新型还能够通过拆分、清洗、组装，可实现重复使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，一种稳压模拟注浆试验装置，如图1和图2所示，包括储浆注浆罐2，所述储浆注浆罐2通过第一导管1-1连接有空气压缩机1，所述第一导管1-1上设置有调压阀1-2，通过调节调压阀1-2，能够调整空气压缩机1对储浆注浆罐2的供压值。储浆注浆罐2通过第二导管2-1连接有试样模具，储浆注浆罐2内的浆液可通过第二导管2-1输送至试样模具内，通过调整调压阀1-2，可以对试样模具内注入不同压力值下的浆液。所述第二导管2-1上设置有出浆口阀门2-2，出浆口阀门2-2的开启和关闭控制着对试样模具注浆的进程。

所述试样模具为可视化压力渗透试样模具3或可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4，如图1中包括可视化压力渗透试样模具3，图2为实时介质压力检测试样模具4

可视化压力渗透试样模具3和可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4为密封的PMMA管3-6或金属圆筒。

所述第一导管1-1上设置有三通泄压阀1-3，三通泄压阀1-3包括连通空气压缩机1与储浆注浆罐1的连接通道及与连接通道相连的泄气通道，泄气通道上设置有泄气开关1-4。通过打开泄气开关1-4，可以对内部的高压进行释放，充分保证试验后拆卸的安全性。

所述可视化压力渗透试样模具3与出浆口阀门2-2之间的第二导管2-1上设置有浆液电磁流量计2-3。利用流体横穿越磁场时所产生的电动势E自动计算出流量Q_v，如下式；

式中：D为第二导管的内径；B为磁感应强度。

所述可视化压力渗透试样模具3包括连接在PMMA管3-6上端或金属圆筒上端的上密封法兰3-1及连接在PMMA管3-6下端或金属圆筒下端的下密封法兰3-2，上密封法兰3-1和下密封法兰3-2通过第一螺杆组件3-5加固连接。上密封法兰3-1和下密封法兰3-2均开设有中心通孔，中心通孔内插设有与所述第二导管2-1可拆卸连接的第一进浆导管3-3。在试验过程中，通过PMMA管3-6可视可实现浆液在被注浆介质中渗透的可视化。

实施例2，一种稳压模拟注浆试验装置，如图2所示，所述可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4包括金属圆筒4-1及密封在金属圆筒4-1顶端的PMMA板4-2，PMMA板4-2通过第二螺杆组件4-7加固连接在金属圆筒4-1的顶端，PMMA板4-2开设置有中心孔，中心孔内插设有与所述第二导管2-1可拆卸连接的第二进浆导管4-3。实验过程中，通过PMMA板4-2能够实现结构层注浆半径的可视化，有利于数据的量化。

进一步地，所述金属圆筒4-1内设置有压力传感器4-5，金属圆筒4-1的外部设置有与压力传感器4-5相连的信号采集仪4-6。通过信号采集仪4-6可实时监测介质内的压力。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种稳压模拟注浆试验装置，所述第一进浆导管3-3上设置有第一进浆口阀门3-4，第二进浆导管4-3上设置有第二进浆口阀门4-4。第一进浆口阀门3-4和第二进浆口阀门4-4的设置能够进一步保证实验过程中压力控制的稳定性。

本实施例的其他结构与实施例2相同。

本实用新型的应用方法，包括以下步骤：

步骤1：将第二导管2-1与可视化压力渗透试样模具3的上密封法兰3-1上的第一进浆导管3-3相连接，关闭调压阀1-1、浆液电磁流量计2-3、出浆口阀门2-2、三通泄压阀1-3、第一进浆口阀门3-4，启动空气压缩机1使气压达到试验压力之上，保证压缩机内压充足；

步骤2：调节调压阀1-2，使储浆注浆罐2内气体压力达到试验所需内压；

步骤3：打开步骤1中的三通泄压阀1-3、浆液电磁流量计2-3、出浆口阀门2-2、第一进浆口阀门3-4，浆液在步骤2所述的试验压力下持续注入可视化压力渗透试样模具3中；

步骤4：待浆液电磁流量计2-3的瞬时流量值为0时或调压阀1-2显示数据与空气压缩机1显示数据一致时，系统达到气压平衡，此时注浆结束，依次关闭空气压缩机1、出浆口阀门2-2、浆液电磁流量计2-3、第一进浆口阀门3-4；

步骤5：拆卸进行步骤4操作后的可视化压力渗透试样模具3，为保证试验安全，拆卸前打开三通泄压阀1-3进行泄压，待系统重新平衡。

进一步地，所述步骤5具体为：

步骤5.1：在保证储浆注浆罐2中浆液量足够的前提下，待所述步骤4注浆完成后，逐个拆卸各个系统组件且清洗干净待下次使用，其中可视化压力渗透试样模具3不拆除；

步骤5.2：待所述步骤4中注浆完成后的浆液终凝后，打开可视化压力渗透试样模具3，测量在不同压力和流量下被注浆介质的结核形态和浆液在结构层间的扩散半径、渗透形式及浆脉的发育形态；

步骤5.3：步骤5.2的数据统计完毕后，清洗试验组件，以待后续试验使用。

所述步骤1中第二导管2-1与第一进浆导管3-3的连接形式包括三种：

第一种为劈裂注浆连接形式，劈裂注浆过程中第二导管2-1与上密封法兰3-1上的第一进浆导管3-3相连，下密封法兰3-2连接的第一进浆口阀门3-4处于打开状态；

第二种为压力渗透注浆连接形式，压力渗透注浆过程中第二导管2-1与上密封法兰3-1上的第一进浆导管3-3相连，下密封法兰3-2连接的第一进浆口阀门3-4处于关闭状态；

第三种为松散材料注浆试件成型过程连接形式，松散材料注浆试件成型过程中第二导管2-1与下密封法兰3-2上的第一进浆导管3-3相连，上密封法兰3-1连接的第一进浆口阀门3-4开关先打开，待浆液从与上密封法兰3-1连接第一进浆口阀门3-4稳定流出后将其关闭。

本实用新型的另一种应用方法，包括以下步骤：

步骤6：将第二导管2-1与可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4上的第二进浆导管4-3相连接，关闭调压阀1-1、浆液电磁流量计2-3、出浆口阀门2-2、三通泄压阀1-3、第二进浆口阀门4-4，启动空气压缩机1使气压达到试验压力之上，保证压缩机内压充足；

步骤7：调节调压阀1-2，使储浆注浆罐2内气体压力达到试验所需内压；

步骤8：打开步骤6中的三通泄压阀1-3、浆液电磁流量计2-3、出浆口阀门2-2、第二进浆口阀门4-4，浆液在步骤2所述的试验压力下持续注入可视化压力渗透试样模具3中；

步骤9：待浆液电磁流量计2-3的瞬时流量值为0时或调压阀1-2显示数据与空气压缩机1显示数据一致时，系统达到气压平衡，此时注浆结束，依次关闭空气压缩机1、出浆口阀门2-2、浆液电磁流量计2-3、第二进浆口阀门4-4；试验过程中，记录在给定压力下浆液电磁流量计2-3浆液流量的变化及压力采集仪4-6采集数据的变化；

步骤10：拆卸进行步骤9操作后的可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4，为保证试验安全，拆卸前打开三通泄压阀1-3进行泄压，待系统重新平衡。

进一步地，所述步骤10具体为：

步骤10.1：在保证储浆注浆罐2中浆液量足够的前提下，待所述步骤4注浆完成后，逐个拆卸各个系统组件且清洗干净待下次使用，其中可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4不拆除；

步骤10.2：待所述步骤4中注浆完成后的浆液终凝后，打开可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具4，测量在不同压力和流量下被注浆介质的结核形态和浆液在结构层间的扩散半径、渗透形式及浆脉的发育形态；

步骤10.3：步骤5.2的数据统计完毕后，清洗试验组件，以待后续试验使用。

本实用新型未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种稳压模拟注浆试验装置，包括储浆注浆罐（2），其特征在于：所述储浆注浆罐（2）通过第一导管（1-1）连接有空气压缩机（1），所述第一导管（1-1）上设置有调压阀（1-2），储浆注浆罐（2）通过第二导管（2-1）连接有试样模具，第二导管（2-1）上设置有出浆口阀门（2-2），试样模具为可视化压力渗透试样模具（3）或可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具（4），可视化压力渗透试样模具（3）和可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具（4）为密封的PMMA管（3-6）或金属圆筒。

2.根据权利要求1所述的稳压模拟注浆试验装置，其特征在于：所述第一导管（1-1）上设置有三通泄压阀（1-3），三通泄压阀（1-3）包括连通空气压缩机（1）与储浆注浆罐（2）的连接通道及与连接通道相连的泄气通道，泄气通道上设置有泄气开关（1-4）。

3.根据权利要求2所述的稳压模拟注浆试验装置，其特征在于：所述可视化压力渗透试样模具（3）与出浆口阀门（2-2）之间的第二导管（2-1）上设置有浆液电磁流量计（2-3）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的稳压模拟注浆试验装置，其特征在于：所述可视化压力渗透试样模具（3）包括连接在PMMA管（3-6）上端或金属圆筒上端的上密封法兰（3-1）及连接在PMMA管（3-6）下端或金属圆筒下端的下密封法兰（3-2），上密封法兰（3-1）和下密封法兰（3-2）通过第一螺杆组件（3-5）加固连接，上密封法兰（3-1）和下密封法兰（3-2）均开设有中心通孔，中心通孔内插设有与所述第二导管（2-1）可拆卸连接的第一进浆导管（3-3），第一进浆导管（3-3）上设置有第一进浆口阀门（3-4）。

5.根据权利要求1-3任一项所述的稳压模拟注浆试验装置，其特征在于：所述可视化浆液扩散半径及实时介质压力检测试样模具（4）包括金属圆筒（4-1）及密封在金属圆筒（4-1）顶端的PMMA板（4-2），PMMA板（4-2）通过第二螺杆组件（4-7）加固连接在金属圆筒（4-1）的顶端，PMMA板（4-2）开设置有中心孔，中心孔内插设有与所述第二导管（2-1）可拆卸连接的第二进浆导管（4-3），第二进浆导管（4-3）上设置有第二进浆口阀门（4-4）。

6.根据权利要求5所述的稳压模拟注浆试验装置，其特征在于：所述金属圆筒（4-1）内设置有压力传感器（4-5），金属圆筒（4-1）的外部设置有与压力传感器（4-5）相连的信号采集仪（4-6）。