一种微动力注浆试验装置及其使用方法

1.本发明涉及微动力注浆技术领域，具体涉及一种微动力注浆试验装置及其使用方法。


背景技术：

2.注浆技术是提高软弱地层介质强度、加固松散破碎岩土体、治理突水突泥灾害的有效手段，已被广泛地应用于矿山、铁道、水利和土木工程等各个领域。然而，在实际注浆过程中，由于岩土层可注性差或选用注浆材料不合理，导致浆液无法在岩土体中有效的扩散，有时候往往需要很高的注浆压力才能把浆液注入岩土体介质，这对注浆效果造成很不利的影响。这种现象在隧道与城市地下工程开挖中的超前小导管、管棚、径向和前向注浆，以及软岩、深部岩体注浆加固中，均时常发生。另外，又如水利工程中的引水隧洞需要高压灌浆时，如若一味提高灌浆压力，则很可能会威胁到施工设备乃至施工人员的人身安全。
3.现有技术中公开号为cn103925208a的专利，公开了一种室内注浆模型试验用稳压注浆泵及其安装和使用，克服传统注浆泵应用于注浆实验时浆液流量大，压力不可控的缺点，为注浆模型试验提供所需稳定压力。公开号为cn103257219b的专利，公开了一种用于模型试验的新型注浆装置及使用方法，同时注浆的注浆管的数量可以控制，注浆效率显著提高；注浆管底部及管壁的注浆孔可以实现一次性均匀注浆，注浆效果显著。公开号为cn107632652a的专利，公开了一种室内注浆模拟试验的注浆伺服控制装置及使用方法，通过伺服控制加载盘对注浆压力进行测量控制，通过调控浆液体积大小对注浆流量及注浆量进行测量控制。
4.以上现有技术方案都没有对浆液进行动力加载，依然属于静力注浆范畴，不能实现动力注浆的功能，不能研究并解决现有注浆技术存在的注浆压力过高，注浆效果不好等问题，也不能研究电火花震源产生的冲击波(应力波)对注浆的影响。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微动力注浆试验装置及其使用方法，在传统注浆静态加压的基础上，采用一种简便易操作的电火花震源作为动力加载设备，对浆液和被注介质施加冲击动载，以加强注浆过程的浆液劈裂扩散能力进而提升注浆效果，解决了上述背景技术中提到的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微动力注浆试验装置，所述装置包括注浆管系统和注浆室系统，所述注浆管系统包括多径密封模块、套管、电缆线套筒，以及第一注浆管接头、第二注浆管接头和注浆管套筒。
7.优选的，所述的多径密封模块由螺栓与套管连接。
8.优选的，所述套管靠近电缆线套筒的端部设置有套管螺纹，通过套管螺纹将套管与电缆线套筒螺纹连接。
9.优选的，所述的第一注浆管接头和第二注浆管接头分别连接两种不同的浆液，可
实现单浆液或双浆液注浆，所述第一注浆管接头和第二注浆管接头通过注浆管螺纹与注浆软管相连。
10.优选的，所述的注浆室系统包括注浆室接头，注浆室以及液压千斤顶。
11.优选的，所述的注浆室包括注浆室顶板和注浆室底板，注浆室顶板通过顶板螺纹与注浆室连接，注浆室底板通过底板螺纹与注浆室相连。
12.优选的，所述的注浆室的顶部设置有注浆室接头，通过注浆室接头上的接头螺纹与注浆管系统相连。
13.优选的，所述的液压千斤顶通过活塞连杆与注浆室中的活塞板相连，活塞板设置在注浆室的底部，承压底板通过螺杆与注浆室底板相连。
14.另外，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微动力注浆试验装置的使用方法，包括如下步骤：
15.首先，将电火花的电缆放入多径密封模块，并由多径密封模块密封；
16.随后，电缆从套管穿过，用密封胶将电缆在套管中密封；
17.然后，电缆进入到电缆线套筒中，第一注浆管接头和第二注浆管接头连接注浆软管，电缆和浆液一起经过注浆管套筒进入到注浆室；
18.最后，通过电火花震源的放电，完成微动力注浆试验。
19.本发明的有益效果是：本发明方法在传统注浆技术基础上，采用一种简便、易操作的电火花震源作为动力加载设备，可进行(裂隙)岩体注浆试验、土体压密(劈裂)注浆试验等试验。其中，土体压密(劈裂)注浆试验主要包括黏土、破碎带和黄土等地层介质注浆试验。通过室内注浆模拟试验，研究电火花震源产生的冲击波(应力波)对注浆的影响(劈裂机理的影响，应力路径的变化等)，以更好地为微动力注浆理念的提出、理论的凝练、数学模型的推导提供有效支撑。新的注浆理念和方法可解决现有注浆技术存在的注浆压力过高，注浆效果不好等问题。
附图说明
20.图1为本发明试验装置结构示意图；
21.图2为本发明注浆管系统结构示意图；
22.图3为本发明注浆室系统结构示意图；
23.图中，1-多径密封模块，2-套管，3-电缆线套筒，4-第一注浆管接头，5-第二注浆管接头，6-注浆管套筒，7-注浆室接头，8-注浆室顶板，9-注浆室，10-注浆室底板，11-活塞连杆，12-螺杆，13-液压千斤顶，14-承压底板，15-螺栓，16-套管螺纹，17-注浆管螺纹，18-接头螺纹，19-顶板螺纹，20-底板螺纹，21-活塞板。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种
26.一种微动力注浆试验装置，如图1所示，所述装置包括注浆管系统和注浆室系统。
27.注浆管系统包括多径密封模块1、套管2、电缆线套筒3，以及第一注浆管接头4、第二注浆管接头5和注浆管套筒6。
28.进一步的，多径密封模块1由螺栓15与套管2连接。多径密封模块的密封作用是为了满足试验时注浆压力的需要。
29.进一步的，套管2靠近电缆线套筒3的端部设置有套管螺纹16，通过套管螺纹将套管2与电缆线套筒3螺纹连接。
30.第一注浆管接头4和第二注浆管接头5分别连接两种不同的浆液，可根据需要实现单浆液或双浆液注浆，所述第一注浆管接头4和第二注浆管接头5通过注浆管螺纹17与注浆软管相连，如图2所示。
31.注浆室系统包括注浆室接头7，注浆室9以及液压千斤顶13。
32.进一步的，注浆室9包括注浆室顶板8和注浆室底板10，注浆室顶板8通过顶板螺纹19与注浆室连接，注浆室底板10通过底板螺纹20与注浆室相连。
33.注浆室9的顶部设置有注浆室接头7，通过注浆室接头7上的接头螺纹18与注浆管系统相连。
34.进一步的，液压千斤顶13通过活塞连杆11与注浆室中的活塞板21相连，如图3所示，活塞板21设置在注浆室的底部，承压底板14通过螺杆12与注浆室底板10相连。
35.一种微动力注浆试验装置的使用方法，包括如下步骤：
36.首先，将电火花的电缆放入多径密封模块1，并由多径密封模块1密封；
37.随后，电缆从套管2穿过，用密封胶将电缆在套管中密封；双重密封措施可满足试验时较高注浆压力的需要。
38.然后，电缆进入到电缆线套筒中，第一注浆管接头和第二注浆管接头连接注浆软管，电缆和浆液一起经过注浆管套筒6进入到注浆室9；
39.最后，通过电火花震源的放电，完成微动力注浆试验。
40.本发明利用的原理、机理：电火花震源是通过储存的超高电压，在液相介质中瞬间释放能量，从而产生冲击波，该冲击波在被注介质内衰减为应力波，应力波含有大量能量，并在被注介质内部产生切向拉伸应力，当其大于被注介质的抗拉强度时，便会产生裂纹，从而会对注浆效果产生积极的影响。在室内试验发射不同的电压，可产生不同能量大小的冲击波。通过电火花震源的放电，即可实现微动力注浆试验。
41.本发明在传统注浆技术基础上，采用一种简便、易操作的电火花震源作为动力加载设备，可进行(裂隙)岩体注浆试验、土体压密(劈裂)注浆试验等试验。其中，土体压密(劈裂)注浆试验主要包括黏土、破碎带和黄土等地层介质注浆试验。通过室内注浆模拟试验，研究电火花震源产生的冲击波(应力波)对注浆的影响(劈裂机理的影响，应力路径的变化等)，以更好地为微动力注浆理念的提出、理论的凝练、数学模型的推导提供有效支撑。新的注浆理念和方法可解决现有注浆技术存在的注浆压力过高，注浆效果不好等问题。
42.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。