一种自动选用最优配比的双液注浆智能控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种自动选用最优配比的双液注浆智能控制系统及方法，属于岩土工程领域。


背景技术：

2.随着地下工程的快速发展，地下建筑面临的地质条件逐渐变的复杂。在地铁运营隧道领域，隧道会随着使用时间以及周边环境的改变，在部分地段发生不同程度的渗漏水或收敛变形等病害情况。在深基坑工程中,当基坑底部穿过高孔隙率富水地层时,往往会发生涌水灾害。而双液注浆可快速胶结并填充孔隙,使土壤的强度和承载能力提高，并降低土体的渗透性。
3.目前经常采用水泥-水玻璃等双液注浆材料加固土层、防渗堵漏。根据混合浆液中水泥、水玻璃材料的不同配比，可获得具有不同凝结时间、黏度、强度的混合浆液。在实际工程中，通常采用理论、经验公式或现场试验来确定注浆施工工艺参数。然而,对于不同地层，其颗粒级配和渗透性均存在较大差异,通过现有的理论或经验公式计算得到的注浆量、注浆压力以及注浆材料配比等参数范围过大,注浆量难以控制,不能得到此地层下双液注浆施工最优的材料配比,注浆效果不可控,且材料浪费较严重。现有的灌浆装置也无法比较精确的控制两种溶液的材料配比,不能根据项目实际情况快速且准确的筛选并制备出最优的材料配比。
4.因此,发明一种可以快速筛选出最优材料配比且自动控制配浆的双液注浆智能控制系统及方法是非常重要的。


技术实现要素：

5.为克服上述传统双液注浆工艺上的不足，本发明的目的在于提供一种自动选用最优配比的双液注浆智能控制系统及方法，通过智能控制系统从室内试验所测得的浆液性能参数数据中来筛选出最适用于此项目的材料配比，来提高施工效率，节省劳动力和工程造价。
6.为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种自动选用最优配比的双液注浆智能控制系统及方法，包括智能控制系统和制浆系统；其中智能控制系统包括控制平台和数据平台，制浆系统包括水泥浆制浆系统、水玻璃溶液配制系统；水泥浆制浆系统和水玻璃溶液配制系统分别包括浓浆桶和搅浆桶，浓浆桶内制备有浓浆，智能控制系统可精确控制浓浆和水加入搅浆桶的用量并进行搅拌，实现制备各种浓度的水泥浆液及水玻璃溶液。首先制定实验方案，测试不同水灰比、不同水玻璃掺量、不同水玻璃浓度时浆液的材料性能参数，包括凝结时间、黏度及不同时期抗压强度；然后将不同材料配比水泥-水玻璃浆液的材料性能分别以一定区间内按照从大到小划分不同等级；计算所有材料配比下1m3的材料成本，并将实验数据汇总，上传至智能控制系统的数据平台。
7.在实际工程中，首先了解进行双液注浆部位的土层信息、孔隙率、渗透系数及水流速度，确定设计条件；根据所确定的设计条件，用现有的双液注浆理论或经验公式，完成注浆设计，确定初始双液注浆参数，即确定终止注浆压力、注浆量以及初始材料性能参数的范围；在智能控制系统输入初始双液注浆参数，利用控制平台从数据平台内筛选出在初始材料性能参数范围内且1m3材料成本最低的材料配比；利用控制平台一键启动制浆系统和注浆泵，制浆系统按照此时筛选出的材料配比进行自动化配浆，随后注浆泵启动开始双液注浆施工，施工过程中实时监测并记录施工数据，包括注浆压力、注入率与注浆时间的关系；施工数据实时传至数据平台，控制平台对施工数据进行分析处理，当达到一定的注浆时间，如注浆压力没有明显的提高或者注入率没有明显的降低时，控制平台从数据平台自动筛选出黏度高一等级、凝结时间快一个等级且抗压强度符合要求的材料配比，此材料配比在同条件下成本最低；如注浆压力增长过快或注入率降低过快，控制平台从数据平台自动筛选出黏度低一个等级、凝结时间慢一个等级且抗压强度符合要求的材料配比，此材料配比同条件下成本最低；同时制浆系统根据控制平台的命令按照此时筛选出的材料配比进行自动化配浆；如此循环，直至找到最优材料配比；当注浆压力达到终止注浆压力且注入率小于1l/min时，继续灌注一定时间后结束灌浆；双液注浆施工完成后，控制平台保存此项目数据至数据平台，包括此次双液注浆施工的施工数据、设计条件、初始双液注浆参数和最优材料配比；用保存到数据平台的项目数据来优化双液注浆理论或经验公式，利用优化后的理论或经验公式完成后续项目的注浆设计，确定初始双液注浆参数。
8.由于采用了以上技术方案，本发明具有以下技术优点：（1）本发明可快速筛选出符合双液注浆设计要求的材料配比，并且材料成本最低，减少了以往根据经验确定材料配比所造成的材料浪费，同时降低了施工成本。
9.（2）本发明可实现实时控制自动配浆，可保证注浆的连续性，方便快捷。
10.（3）本发明可实时监测记录注浆压力、注入率和注浆时间的关系，施工过程中根据监测数据自动调整注浆材料配比，可快速找到最优材料配比，提高施工效率。
11.（4）本发明在施工完成后，用保存到数据平台的项目数据来优化双液注浆理论或经验公式，利用优化后的理论或经验公式完成后续项目的注浆设计，确定初始双液注浆方案，有利于使初始材料性能参数的范围更加接近最优材料配比，降低筛选次数，提高施工效率，且保存的施工数据越多，对所用的双液注浆理论或经验公式的指导越精确，形成良性循环。
附图说明
12.图1为本发明具体实施流程图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
14.见附图：一种自动选用最优配比的双液注浆智能控制系统及方法，主要包括智能控制系统
和制浆系统。
15.其中智能控制系统包括控制平台和数据平台，制浆系统包括水泥浆制浆系统、水玻璃溶液配制系统。在控制平台输入双液注浆施工所需材料性能参数要求后，数据平台自动筛选出满足材料性能参数要求的材料配比，制浆系统按照筛选出的材料配比自动化配浆，控制平台操控注浆设备进行注浆施工，实时监测和记录施工数据并同步上传至数据平台。水泥浆制浆系统和水玻璃溶液配制系统分别包括浓浆桶和搅浆桶，浓浆桶内制备有浓浆，智能控制系统可精确控制浓浆和水加入搅浆桶的用量并进行搅拌，实现制备各种浓度的水泥浆液及水玻璃溶液。
16.具体实施步骤如下：步骤一：调研大量双液注浆项目资料，并收集汇总不同项目所应用的水泥-水玻璃浆液的材料配比，根据汇总的资料，确定实验变量的范围，排除明显不符合常理的实验工况，制定合理的实验方案；测试不同水灰比、不同水玻璃掺量、不同水玻璃浓度时浆液的材料性能参数，包括凝结时间、黏度及不同时期抗压强度；将不同材料配比水泥-水玻璃浆液的凝结时间、黏度和不同时间抗压强度分别以一定区间内按照从大到小划分不同等级；计算所有材料配比下1m3的材料成本，并将试验数据汇总，上传至智能控制系统的数据平台；步骤二：根据项目概况，确定设计条件，包括进行双液注浆部位的土层信息、孔隙率、渗透系数及水流速度；步骤三：根据步骤二所确定的设计条件，用现有的双液注浆理论或经验公式，完成注浆设计，确定初始双液注浆参数，即确定终止注浆压力、注浆量以及初始材料性能参数的范围；步骤四：在智能控制系统输入初始双液注浆参数，利用控制平台从数据平台内筛选出在初始材料性能参数范围内且1m3材料成本最低的材料配比；步骤五：利用控制平台一键启动制浆系统和注浆泵，制浆系统按照此时筛选出的材料配比进行自动化配浆，随后注浆泵启动开始双液注浆施工，施工过程中实时监测并记录施工数据，包括注浆压力、注入率与注浆时间的关系；步骤六：施工数据实时传至数据平台，控制平台对施工数据进行分析处理，当达到一定的注浆时间，如注浆压力没有明显的提高或者注入率没有明显的降低时，控制平台从数据平台自动筛选出黏度高一等级、凝结时间快一个等级且抗压强度符合要求的材料配比，此材料配比在同条件下成本最低；如注浆压力增长过快或注入率降低过快，控制平台从数据平台自动筛选出黏度低一个等级、凝结时间慢一个等级且抗压强度符合要求的材料配比，此材料配比同条件下成本最低；同时制浆系统根据控制平台的命令按照此时筛选出的材料配比进行自动化配浆；如此循环，直至找到最优材料配比；步骤七：当注浆压力达到终止注浆压力且注入率小于1l/min时，继续灌注一定时间后结束灌浆；步骤八：双液注浆施工完成后，控制平台保存此项目数据至数据平台，包括此次双液注浆施工的施工数据、设计条件、初始双液注浆参数和最优材料配比。用保存到数据平台的项目数据来优化步骤三中所述双液注浆理论或经验公式，利用优化后的理论或经验公式完成后续项目的注浆设计，确定初始双液注浆参数，有利于使初始材料性能参数的范围更加接近最优材料配比，降低步骤六的循环次数。