[发明专利]一种注浆模拟试验装置及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及注浆试验领域，尤其是一种注浆模拟试验装置及其试验方法。

背景技术

近年来，注浆技术作为一种专业性很强的施工方法，由于其工艺简单、施工速度快、工程成本低等特点在对软弱地层的加固处治中应用得越来越多。然而由于地层条件的不确定性和浆液性质的复杂性，导致现有注浆理论研究极大滞后于工程应用需求，注浆参数大多需要通过注浆试验确定，室内注浆试验成为了确定工程中注浆参数以及各因素对注浆效果影响规律的重要手段。但是室内注浆试验常常受到模型装置尺寸大小、填土工作量大且工况难以控制、地层含水情况难以模拟、注浆效果不可见等因素的限制，导致室内试验存在实施难度大、实施效果难以控制、耗费大量人力物力等不足。

中国专利CN 103645306 A公开了一种注浆实验设备，该设备由实际地层模拟装置和注浆装置组成，但该装置未设置排水通道，不能模拟注浆过程中孔隙水消散的过程；该装置采用加劲杆和螺丝密封，容易产生偏心受压；同时该装置中圆筒为整体结构，无法观察内部浆液扩散情况。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种注浆模拟试验装置及其试验方法。可用于多种上覆土层情况、不同填筑条件和土层含水条件下的注浆模拟试验，操作简单，密封效果好，注浆模拟效果接近实际情况，注浆效果直观可见。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种注浆模拟试验装置，包括注浆渗透装置以及为注浆渗透装置进行加压的加压系统；所述的注浆渗透装置包括套装在一起的内筒和外筒，内筒和外筒之间可注水用以模拟饱和土体注浆工况；所述内筒筒壁上设有多个渗水孔，内筒和外筒的顶盖上设有伸入其中的且与加压系统相连的注浆管，注浆管外套有上下活动的多孔隔离板；在外筒的底座上设有泄水孔，且内筒的底部为可拆除的透水石和滤网。

进一步的，所述加压系统包括加压气泵、储浆桶和压力表，储浆桶内设有搅拌器，储浆桶上部与下部分别设有与加压气泵和注浆渗透装置连通的进浆口和出浆口；且在出浆口处设有压力表，出浆口通过注浆软管与注浆渗透装置的顶部相连。

进一步的，所述外筒与其底座之间为焊接连接，外筒与桶盖之间为单侧密封搭扣活动连接。进一步的，所述的内筒由纵向对称的两半圆体扣接而成；两半圆体间设有密封橡胶条，通过外部的快速卡箍接头密封连接。

进一步的，所述内筒筒壁上均匀分布有直径20mm的渗水孔，用以模拟实际地层注浆时的侧向排水通道，所述的渗水孔上、下两行间距根据受注土体渗透系数等因素可设置为15cm～20cm，每行均匀布设6个渗水孔。

进一步的，所述顶盖和底座与内筒和外筒的连接处均设有凹槽，凹槽内设有密封橡胶垫；

进一步的，所述内筒和外筒与顶盖和底座间通过8个密封搭扣连接，密封搭扣设于顶盖和底座侧面及外筒筒壁外侧。

进一步的，所述多孔隔离板上分布有沿板径方向直径依次增大的小孔，以保证渗水速率在板的各个位置尽量一致，多孔隔离板上部和下部可分别填筑不同类型的土样，用以模拟不同地层条件下的注浆。

进一步的，所述外部带螺纹的注浆管上部连接有多向接头，两者之间通过法兰连接，注浆管可根据需要任意接长，多向接头上分别设有控浆阀门和控水阀门。

进一步的，所述透水石与内筒之间设有密封胶圈。

注浆模拟试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1组装注浆渗透装置；

首先将装置内筒两半圆体相互扣合，通过外部的快速卡箍接头密封连接，将透水石外套密封橡胶圈放置于底座上，将内筒置于底座的内圈凹槽内，紧贴内筒内壁裹覆一层防渗土工布，随后在其中分层填入受注土体，每层厚度控制在30cm左右，采用人工击实；达到设定高度时，安置多孔隔离板和外部带螺纹的注浆管，板上覆一层防渗土工布，上部填筑粉土并压实；内筒安装完成后，将外筒置于底座的外圈凹槽内，随后加盖顶盖，将内筒与外筒同时插入顶盖的凹槽内，按照上下同时进行，左右对称进行的顺序将各密封搭扣扣牢。

步骤2加压系统连接：多向接头通过法兰与外部带螺纹的注浆管连接，然后通过注浆软管与储浆桶连接，压力表安装在储浆桶出浆口处，加压气泵与储浆桶通过注浆软管密封连接。

步骤3水分条件控制：对于不存在地下水的工况模拟时，调节好土体含水率等参数后即可进行注浆；对于有地下水存在的工况模拟时，装置连接完成后关闭控浆阀门，打开控水阀门进行注水，使内筒中的受注土体达到饱和状态，注水后在内筒与外筒之间加入设定高度的水，待水位高度稳定后再进行注浆。