[发明专利]可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置及其试验方法

权利要求书

1.可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座的中部设有向上伸出的试样座；

压力罩，所述压力罩限定有底部敞开的腔室，底座与压力罩固连并将压力罩敞开的底部封闭，以形成将试样座围于其内的围压室，压力罩顶壁与试样座相对的位置开设有垂向导孔；

试样室，所述试样室包括将土试样围于其内的圆筒状橡皮膜，围于橡皮膜内并支撑土试样的下透水石以及围于橡皮膜内并由土试样顶面支撑的上透水石，橡皮膜的下端密封套于试样座，所述下透水石由试样座支撑；

轴压控制装置，所述轴压控制装置的压力轴下端穿过垂向导孔后直接或者通过试样帽抵于上透水石，所述橡皮膜的上端密封套于压力轴或者试样帽，压力轴和上透水石开设有相对的第一过孔和第二过孔；

注浆系统，所述注浆系统的注浆管穿过第一过孔和第二过孔后插入土试样，且注浆管和上透水石的结合处设有第一密封件，注浆管为下端敞开的轴向注浆管或者下端封闭而下部侧壁开孔的径向注浆管；

围压控制装置，所述围压控制装置通过围压管与围压室连通，用于向围压室输入流体以模拟地层水平地应力；

体积应变量测量装置，所述体积应变量测量装置通过一端伸入围压室并穿过压力轴的反压管与上透水石连通，以使体积应变量测量装置能监测土试样的体积变化量；

孔隙水压测量装置，所述孔隙水压测量装置通过一端穿过底座和试样座的孔压管与下透水石连通；以及

轴向位移测量装置，所述轴向位移测量装置装于压力轴位于压力罩外的区域，轴向位移测量装置的下端与压力罩相抵，用于测量压力轴的轴向位移。

2.如权利要求1所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：压力罩包括上下两端敞开的透明围板以及置于围板顶部并将围板的上端封闭的顶盖，所述垂向导孔设于顶盖，围板置于底座上并由底座将围板敞开的下端封闭，所述顶盖、围板和底座通过螺栓结构或者卡扣结构可拆卸固连在一起。

3.如权利要求2所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：所述顶盖的下表面和底座的上表面分别开设有与围板的上端和下端相配合的卡槽，以供围板的上端和下端插入。

4.如权利要求3所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：所述底座对应围板外围的位置有向上延伸的刚性柱，所述刚性柱的上端设有外螺纹，刚性柱穿过顶盖后与螺栓旋接，将顶盖、围板和底座可拆卸固连；所述底座的外侧壁开设有延伸至贯穿试样座上表面的孔压通道，所述孔压管的一端与位于围压室外的孔隙水压测量装置通连，另一端沿孔压通道延伸至与下透水石紧密相低并连通，孔压管安装有第一阀门。

5.如权利要求1所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：底座的外侧壁开设有延伸至贯穿底座上表面的围压通道，所述围压管的一端与围压控制装置通连，另一端沿围压通道延伸至与围压室连通,围压管安装有第二阀门。

6.如权利要求1所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：所述底座的外侧壁开设有延伸至贯穿底座上表面的第一反压通道段、压力轴或者试样帽的外侧壁开设有延伸至贯穿其下表面的第二反压通道段，所述反压管的一端与体积应变量测量装置通连，另一端穿过第一反压通道段后经第二反压通道段延伸至与上透水石的上表面相抵并连通，反压管安装有第三阀门。

7.如权利要求1所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：所述注浆系统包括盛装浆液的注浆室、所述注浆管和连接管，连接管的一端与注浆室的出液口通连，另一端与注浆管的上端可拆卸连接，所述注浆室的入气口装有进气阀门和气压表，进气阀门外接高压泵，连接管安装有至少一个开关阀。

8.如权利要求1所述的可模拟实际工况的砂层三维注浆试验装置，其特征在于：上透水石包括由透水材料制成的圆形板体和可拆卸包覆于板体外围的金属外壳，金属外壳的上壳壁和下壳壁开分别设有多个透水孔，所述第二过孔贯穿外壳和板体的中部区域，板体的下表面和壳体内底壁之间设置有透水膜，板体预埋有多个轴向的加强筋，加强筋采用钢筋或者高强度工程塑料制成。