[发明专利]一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法

权利要求书

1.一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，基于短波红外光谱仪及旋喷模型试验箱对旋喷桩径质量及大小进行实时监测的方法采用如下步骤：

步骤1：根据旋喷桩径设计值d，设计并制造配套的旋喷模型试验箱，旋喷模型试验箱为圆筒形结构，其内径与旋喷桩径设计值相同，旋喷模型试验箱上部桶体为高强钢化玻璃；选择配套的短波红外光谱仪，短波红外波段覆盖范围为1000-2500nm，光谱分辨率范围为6nm-10nm；

步骤2：在旋喷模型试验箱内置入设定高度、设定种类的土体，土体各项性质参数应与原始地层保持一致；旋喷浆液中掺入设定掺量的矿物岩石粉末，矿物岩石粉末为含有氢氧根离子、碳酸根离子两种官能团之一的矿物岩石磨制而成；

步骤3：现场标定；将选好的短波红外光谱仪置入旋喷模型试验箱外侧，短波红外光谱仪随旋喷轨迹按螺旋路径自下而上移动；短波红外光谱仪按设定频率对目标图像及光谱数据进行采集并对其进行解译，提取特定光谱参数的特征吸收峰进行分析；提取矿物岩石粉末特征吸收峰的波长位置范围；

步骤4：对目标区域进行引孔作业后，旋喷设备就位；

步骤5：将旋喷钻头移送至孔底，短波红外光谱仪置于旋喷模型试验箱的外侧下方，短波红外光谱仪中心点、旋喷喷嘴中心点、旋喷钻杆中轴线三者交汇于同一直线，开始启动短波红外光谱仪，短波红外光谱仪初始移动时间等同于或迟于旋喷钻头初始提钻时间，短波红外光谱仪按设定频率光谱数据进行采集、分析；正式开展旋喷桩施工质量实时探测，喷射含有设定掺量矿物岩石粉末的浆液，通过向上提升旋喷钻头进行旋喷作业，旋喷施工参数按照设定施工方案来确定，旋喷施工参数包括：高压旋喷过程中浆液的流量、浓度、压力以及旋喷钻杆的旋转速度和提升速度，基于步骤3中标定的矿物岩石粉末特征吸收峰的波长位置范围，短波红外光谱实时获取旋喷桩体外表面不同位置处的矿物岩石粉末分布及表面积占比，在旋喷桩体外表面识别出存在矿物岩石粉末的位置即为有效旋喷区域，采用单位区域矿物岩石粉末表面积占比来表征旋喷效果稳定性；

步骤6：根据施工过程中矿物岩石粉末分布及表面积占比结果，获取旋喷桩有效旋喷区域及旋喷效果稳定性的空间分布；

步骤7：将步骤6中的空间分布进行分析，检测结果显示浆液过少的地方采用增大浆液流量、放慢提升速度的方法，检测结果显示浆液过多的地方采用降低浆液流量、加快提升速度的方法；

步骤8：完成旋喷桩模型试验。

2.根据权利要求1所述的一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，所述步骤3中短波红外光谱仪按设定频率对目标图像及光谱数据进行采集的设定频率不低于300fps。

3.根据权利要求1所述的一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，所述旋喷钻头采用单喷嘴或双喷嘴结构喷射浆液，水泥浆液水灰比为1.0-1.5。

4.根据权利要求1所述的一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，所述高强钢化玻璃的设计表面应力大于最大旋喷压力。

5.根据权利要求1所述的一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，所述旋喷钻杆的直径与设计旋喷直径的比值范围为0.025-0.15。

6.根据权利要求1所述的一种对旋喷效果进行动态监测的模型试验方法，其特征在于，对调整的施工参数和对应的土质情况建立数据库，对实际施工进行施工参数指导。