一种多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台的制作方法

1.本实用新型涉及注浆模型试验技术领域，尤其涉及一种可模拟动水条件下多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台。


背景技术：

2.经济建设高速发展，伴随着人口高度城市集中化，城市地下空间的开发建设也进入蓬勃发展的阶段。地下工程的渗漏问题不但严重影响地下结构的实用性、安全性和耐久性，任由其发展还可能进一步导致突涌水安全事故。注浆封堵是治理地下工程渗漏问题常用的技术手段，主要通过压力传输系统将各类工程浆材输送到土层中，使之固化从而达到防渗堵漏作用。
3.现有注浆施工大多都是依靠工程经验，但由于地下环境的隐蔽性，地质条件、注浆参数等存在不确定性，盲目的注浆往往造成注浆材料过度浪费，且未能达到堵漏效果。需要研究注浆渗透路径和封堵机理，以提高注浆的效率和准确性。注浆模型试验则是一种注浆扩散规律及封堵机理必不可少的方法。
4.目前，国内开展的渗透注浆模型试验已较为深入，但仍然存在以下问题：
5.已有渗透注浆封堵模型试验针对的多为裂隙介质，注浆环境多为静水条件，采用的模型二维平板模型或三维模型箱，针对多孔介质如砂层或砾石层的模拟较少，尤其是动水条件下的注浆封堵模拟欠缺。此外，现有模型试验未加轴向压力而直接往砂层或砾石层中注浆，难以模拟试验特定埋深状态下的注浆工况。综上所示，目前还没有可以实现同时考虑动水条件和轴向压力加载的多孔介质渗透注浆封堵模拟装置。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可在注浆全过程中模拟动水条件，水头高度可调节、结构简单、操作方便、费用经济的多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台。
7.一种多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台，其包括：
8.多孔介质填充装置，所述多孔介质填充装置包括至少一个介质容器，所述介质容器中填充有介质；
9.动水控制装置，所述动水控制装置与水源相连接，所述动水控制装置能够将水注入到所述介质容器中；
10.高度调节装置，所述高度调节装置与所述动水控制装置相连接，且用于调节所述动水控制装置的注水高度；
11.注浆控制装置，所述注浆控制装置与所述介质容器相连接，所述注浆控制装置能够将浆液注入到所述介质容器中。
12.在其中一个实施例中，所述介质容器包括容器主体、上端盖、下端盖和螺纹杆；
13.所述上端盖和下端盖分别连接在所述容器主体的上下两端，所述螺纹杆设置在所述下端盖的上表面，所述上端盖套设在所述螺纹杆上，且所述上端盖通过锁紧螺母与所述
容器主体固定连接；
14.其中，所述上端盖和下端盖上分别设置有第一进水孔和第一出水孔，所述容器主体的侧壁上设有注浆孔，所述注浆孔与所述注浆控制装置相连接，且所述容器主体的内部设有可移动压板，所述第一进水孔穿过所述可移动压板。
15.在其中一个实施例中，所述动水控制装置包括储水管、上密封盖和下密封盖，所述上密封盖和下密封盖分别设置在所述储水管的上下两端，所述储水管上设有溢流孔；
16.其中，所述上密封盖上设有出气孔和第二进水孔，所述第二进水孔与水源相连接，所述下密封盖上设有第二出水孔，所述第二出水孔通过注水管与所述第一进水孔相连通。
17.在其中一个实施例中，所述上密封盖上设有悬挂螺母，所述悬挂螺母与所述高度调节装置相连接。
18.在其中一个实施例中，所述容器主体和所述储水管采用透明材质制作而成。
19.在其中一个实施例中，所述高度调节装置包括支架主体和提升滑轮组件，所述提升滑轮组件通过钢丝与所述悬挂螺母相连接。
20.在其中一个实施例中，所述注浆控制装置包括空压机和压力罐，所述空压机经高压气管与所述压力罐相连接，所述压力罐经注浆管与所述介质容器相连接。
21.上述多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台，可以实现在注浆全过程中模拟动水条件，水头高度可调节，一体化的注浆过程模拟，最大程度保证注浆过程中动水流速、压力，浆液流量、温度、压力波动等不可控因素的一致性，且注浆效果容易进行直观的比对分析，有利于进行可靠的平行试验，为合理有效的注浆封堵施工提供理论依据和技术支撑。同时，本实用新型还具有结构完整，操作方便，费用经济等优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
23.图1是本实用新型的多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台的结构示意图；
24.图2是本实用新型的多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台的多孔介质填充装置的结构示意图；
25.图3是图2沿a
‑
a线的旋转剖视图。
具体实施方式
26.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、
“
右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.参阅图1
‑
3所示，本实用新型一实施例提供一种多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台，其包括：多孔介质填充装置1、动水控制装置2、高度调节装置3和注浆控制装置4。
30.具体地，所述多孔介质填充装置1包括至少一个介质容器11，所述介质容器11中填充有介质；本实施例中，为了增加试验的对比效果和试验效率，所述多孔介质填充装置1包括三个尺寸完全相同的介质容器，介质容器内填充的介质为相同或不同颗粒粒径和级配的砂。在本实用新型的其他实施例中，所述多孔介质填充装置1还可以包括两个、四个、五个及以上等介质容器11。
31.进一步地，所述动水控制装置2与水源相连接，所述动水控制装置2能够将水注入到所述介质容器11中；所述高度调节装置3与所述动水控制装置2相连接，且用于调节所述动水控制装置2的注水高度；所述注浆控制装置4与所述介质容器11相连接，所述注浆控制装置4能够将浆液注入到所述介质容器11中。
32.在本实用新型一实施例中，所述介质容器11包括容器主体111、上端盖112、下端盖113和螺纹杆114；
33.所述上端盖112和下端盖113分别连接在所述容器主体111的上下两端，所述螺纹杆114设置在所述下端盖112的上表面，所述上端盖113套设在所述螺纹杆114上，且所述上端盖113通过锁紧螺母115与所述容器主体111固定连接；本实施例中，为了便于观察所述容器主体111内的状态，所述容器主体111采用透明材质制作而成。例如：可采用长度800mm、内径100mm的有机玻璃管制作。需要说明的是，所述螺纹杆114的数量可以为一个、两个、三个或四个等，并且，当所述螺纹杆114的数量为多个时，所述螺纹杆114可以间隔地设置在所述下端盖112的上表面外缘处，如此，不仅可以方便上端盖113与所述容器主体111固定连接，而且还能围合在所述容器主体111的外侧，对所述容器主体111进行保护，防止磕碰。
34.进一步地，所述上端盖112和下端盖113上分别设置有第一进水孔116和第一出水孔117，所述容器主体111的侧壁上设有注浆孔118，本实施例中，所述注浆孔118开设在所述容器主体111的中部，其直径为10mm。在其他实施例中，所述注浆孔118也可以开设在所述容器主体111的上部或者下部，其直径可根据实际情况进行合理设置。所述注浆孔118与所述注浆控制装置4相连接，所述注浆控制装置4可以将浆液通过所述注浆孔118注入到所述容器主体111中。进一步地，所述容器主体111的内部设有可移动压板119，所述第一进水孔116穿过所述可移动压板119。通过调节可移动压板119在所述容器主体111内的位置，可以对所述容器主体111内的介质施加不同的压力，从而可以模拟不同的地压地应力状态。
35.在本实用新型一实施例中，所述动水控制装置2包括储水管21、上密封盖22和下密封盖23，所述储水管21可采用透明材质制作而成，例如：有机玻璃等。所述上密封盖22和下密封盖23分别设置在所述储水管21的上下两端，所述储水管21上设有溢流孔24；本实施例中，所述溢流孔24设置在所述储水管21距离顶端20mm侧壁处，如此，可以保证试验过程中所述储水管21的水位稳定。
36.进一步地，所述上密封盖22上设有出气孔25和第二进水孔26，所述第二进水孔26与水源相连接，所述下密封盖23上设有第二出水孔27，所述第二出水孔27通过注水管28与所述第一进水孔116相连通，从而形成稳定的动水条件。本实施例中，所述出气孔25的设置能保证储水管21的内外气压平衡。以及当介质容器11的数量为多个时，其中，注水管28可以连接三通，从而在相同水头条件下，同步向多个介质容器11注水的。
37.在本实用新型一实施例中，所述上密封盖22上设有悬挂螺母29，所述悬挂螺母29与所述高度调节装置3相连接。
38.具体地，所述高度调节装置3包括支架主体31和提升滑轮组件32，所述提升滑轮组件32通过钢丝33与所述悬挂螺母29相连接。本实施例中，所述支架主体31可以采用铝制结构，高度2000mm，用于通过所述悬挂螺母29承重及调整所述动水控制装置2的高度，从而可以控制动水的流速。
39.在本实用新型一实施例中，所述注浆控制装置4包括空压机41和压力罐42，所述空压机41经高压气管43与所述压力罐42相连接，所述压力罐42经注浆管44与所述介质容器11相连接。本实施例中，所述空压机41通过高压气管43将高压气体压入到所述压力罐42中，从而将浆料通过注浆管44压入介质容器11中，压力罐42上可以安装压力表，通过压力表可以记录整个注浆过程中的压力变化。
40.本实用新型中，多孔介质同步渗透封堵的注浆试验方法如下：
41.s1、在多孔介质填充装置1中填充介质，并配制浆料；具体地，打开上端盖112，将砂装入至少一个介质容器11，可以根据试验要求选择装入相同或不同颗粒粒径和级配的砂，盖上上端盖112，再通过所述螺纹杆114和锁紧螺母115相配合将上端盖112压紧密封在容器主体111上。根据试验要求，将配制好的注浆材料倒入压力罐42后，密封压力罐42。
42.s2、模拟动水条件；
43.s3、调节可移动压板119，模拟不同的地压地应力状态；具体地，通过调节可移动压板119的位置，对容器主体111内的砂施加压力，达到模拟注浆时的地压地应力状态，通过施加不同的压力可以模拟不同的地压地应力状态。
44.s4、渗透注浆堵漏模拟。具体地，所述步骤s4中，渗透注浆堵漏模拟包括：开启空压机41，通过压力表监测注浆压力，根据注浆压力缓慢调节注浆的大小，观察介质容器11内浆液的扩散现象，同时观察并记录开始注浆后第一出水孔117的渗流变化情况。
45.其中，所述步骤s2中，模拟动水条件包括：
46.s21、提升滑轮组件32调节储水管21至合适高度，打开第二进水孔26进水；
47.s22、水经储水管21的第二出水孔26和介质容器11的第一进水孔117流入到介质容器11中，静置一段时间，储水管21内水位不断上升至溢流口24溢出，储水管21内水位固定，水均匀进入介质容器11并从第一出水孔117流出，最终达到稳定状态，观察并记录此时第一出水孔117的渗流情况。
48.综上，上述多孔介质同步渗透封堵的注浆试验平台，可以实现在注浆全过程中模拟动水条件，水头高度可调节，一体化的注浆过程模拟，最大程度保证注浆过程中动水流速、压力，浆液流量、温度、压力波动等不可控因素的一致性，且注浆效果容易进行直观的比对分析，有利于进行可靠的平行试验，为合理有效的注浆封堵施工提供理论依据和技术支撑。同时，本实用新型还具有结构完整，操作方便，费用经济等优点。
49.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
50.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。