[发明专利]一种水平注浆口注浆扩散形态的模拟试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种水平注浆口注浆扩散形态的模拟试验装置，包括受灌体、围压荷载控制系统、渗流水压加载控制系统、注浆控制系统、数据采集系统和废液回收箱；所述受灌体可转动设置且在内部设有工程地质力学模型，所述受灌体包括用于压紧模型的活动盖板、用于连接渗流水压加载控制系统和废液回收箱的渗流水进出口、用于连接注浆控制系统的注浆口，所述围压荷载控制系统与活动盖板联动设置，所述数据采集系统包括设置在模型内的多个压力传感器、多个水压及流量传感器以及与各个传感器连接的数据收集器；本发明还提供了一种利用上述装置进行模拟试验的方法。本发明适用于对复杂渗水条件下注浆扩散形态的规律性研究，适用范围广，模拟效果更贴近实际。

技术领域

本发明涉及地质工程养护技术领域，特别地，涉及一种水平注浆口注浆扩散形态的模拟试验装置及方法，能较好地模拟注浆浆液在有节理的、破碎的围岩体地层中面对不同地下水流向时的扩散形态。

背景技术

在地质工程的建设过程中，经常面临围岩裂隙渗水的情况，为了解决这一问题，我们通常在裂隙处采用注浆加固技术以实现有效堵水。近年来，注浆加固技术由于具备施工方便、技术可行、社会效益好等优点，在地质工程建设中得到了广泛的应用。注浆加固技术可实现非开挖、无障碍、全天候施工，作业效率高，注浆工艺成熟，对周围结构影响小，避免了传统补漏重建作业对地质结构扰动大、耗时长等缺点，具有极高的社会经济价值。

但由于注浆作业具有隐蔽性，目前尚缺乏有效手段来检测并反馈浆液的扩散形态及分布状况，因此很难直接对注浆效果进行有效且直观的评价，从而导致这一方面的理论研究滞后于工程应用，尤其是缺乏在地下水丰富且地层围岩复杂的施工环境下，对不同地下水流向影响最终注浆加固效果的分析和系统性研究，难以有效指导施工。

事实上，注浆浆液在复杂渗水情况下的扩散形态的规律仍未研究清楚。地层的渗流水情况分为多种，其中以隧道施工为例，按水体的流动方向可分为沿隧道长度方向的水流、垂直于隧道长度方向的水流以及其他方向的水流。目前，国内外对于动水条件下注浆试验的模拟装置及模拟方法均存在一定局限性，大多数只适用于某一类简单渗流水体系的研究，而真实情况下的渗流水体系更为复杂，涉及到围岩应力、不同渗流水与注浆口间的角度及方位、各渗流水的流量及压力等因素。

综上所述，业内需要一种可模拟不同角度及方向的地下水对于水平注浆口浆液扩散形态影响的试验平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同地下水流向中水平注浆口注浆加固效果的模拟实验装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种水平注浆口注浆扩散形态的模拟试验装置，包括受灌体、围压荷载控制系统、渗流水压加载控制系统、注浆控制系统、数据采集系统和废液回收箱；

所述受灌体包括箱体、设置在所述箱体内部的工程地质力学模型、设置在所述箱体上部并用于实现所述工程地质力学模型压紧的活动盖板以及设置在所述箱体侧壁上的注浆口和多个渗流水进出口，所述活动盖板与箱体内壁的尺寸匹配设置；

所述围压荷载控制系统包括动力源以及连接动力源输出轴和活动盖板的传动件，所述围压荷载控制系统通过联动设置的活动盖板向工程地质力学模型施加压力，所述渗流水压加载控制系统通过部分渗流水进出口向工程地质力学模型中注入不同流量及压力的渗流水，所述注浆控制系统通过注浆口向工程地质力学模型中注入不同流量及压力的浆体，所述废液回收箱通过其他部分渗流水进出口收集来自工程地质力学模型中的废水，所述数据采集系统包括多个压力传感器、多个水压及流量传感器以及与各个传感器连接的数据收集器，所述压力传感器设置在工程地质力学模型中的不同水平面上，所述水压及流量传感器沿工程地质力学模型的高度分层设置。