本發(fā)明涉及巖土及地下工程注漿堵水材料性能測(cè)試，具體地說(shuō)，涉及一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、在巖土及地下工程領(lǐng)域，注漿技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)加固、地基處理、防滲堵漏等工程項(xiàng)目中。注漿材料在富水環(huán)境下的抗分散性能是影響工程穩(wěn)定性和后期運(yùn)營(yíng)耐久性的關(guān)鍵因素之一。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，地下水流動(dòng)會(huì)對(duì)注漿材料產(chǎn)生沖刷作用，削弱其加固效果，甚至導(dǎo)致工程失效。因此，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)注漿材料在富水環(huán)境下的抗分散性能，對(duì)于選擇合適的注漿材料和優(yōu)化注漿工藝具有重要意義。

2、當(dāng)前對(duì)于注漿材料的抗分散性能測(cè)試分為在靜水中的抗分散性能和在動(dòng)水中的抗沖刷性能，在靜水中的抗分散性能測(cè)試主要參考dl/t?5117-2021《水下不分散混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中的試驗(yàn)方法，將試樣直接傾倒進(jìn)盛水的容器內(nèi)，隨后采用稱重法測(cè)試懸濁液中固形物的含量。而動(dòng)水中的抗沖刷性能目前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常用的方法是將初凝后的試樣置于粗糙的石板上，放置在不同流速水渠中沖刷一定時(shí)間后，測(cè)試試樣的留存率，這種方法簡(jiǎn)單直接，但是無(wú)法準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜地質(zhì)條件下的動(dòng)水環(huán)境。

3、針對(duì)注漿材料在動(dòng)水中抗沖刷的性能檢測(cè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)就有很多，例如：

4、專利公開號(hào)cn117589639a及cn117250129a分別公開了一種注漿材料抗動(dòng)水分散性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法及一種注漿材料抗動(dòng)水分散性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法，兩項(xiàng)專利實(shí)現(xiàn)了在地下動(dòng)水環(huán)境下，注漿施工過(guò)程中的抗動(dòng)水分散的性能，然而在注漿施工完成后，漿液試樣將動(dòng)水循環(huán)通道堵住，難以進(jìn)行后續(xù)的抗沖刷耐久性測(cè)試；

5、專利授權(quán)號(hào)cn114295515b公開了一種注漿材料抗動(dòng)水沖刷性能試驗(yàn)裝置及使用方法，通過(guò)控制沖刷壓力、沖刷頻率和水浴溫度實(shí)現(xiàn)了不同地質(zhì)條件下地下水對(duì)注漿材料的沖刷作用的模擬，但若需要進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試，將面臨水資源的浪費(fèi)問(wèn)題，且現(xiàn)存方法都沒(méi)有考慮到施工過(guò)程對(duì)注漿的影響，如鉆爆法施工的爆破振動(dòng)影響，盾構(gòu)掘進(jìn)的擾動(dòng)影響等。

6、鑒于此，我們提出一種能夠模擬復(fù)雜地質(zhì)條件下注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置及方法，克服現(xiàn)有技術(shù)不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)注漿材料水中抗分散性能全面精確的評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明之目的在于提供一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置及使用方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，包括有底座以及設(shè)于底座一側(cè)的恒溫水浴槽，所述底座表面設(shè)有抽水泵、沖刷槽以及沉淀槽，所述恒溫水浴槽、抽水泵、沖刷槽以及沉淀槽通過(guò)水管依次連通；所述沖刷槽兩側(cè)設(shè)有用于模擬外部荷載和擾動(dòng)的激振器；所述沉淀槽內(nèi)設(shè)有用于攔截沖刷殘?jiān)倪^(guò)濾網(wǎng)。

4、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述恒溫水浴槽設(shè)有溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)和維持恒溫水浴槽內(nèi)的水溫。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述沖刷槽的內(nèi)腔靠近進(jìn)水端設(shè)有若干水流緩解板，所述水流緩解板用于調(diào)節(jié)水流沖擊力。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述沖刷槽內(nèi)腔中部設(shè)有以攪拌器的扇葉為中心、等距布置的試樣槽。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述水頭監(jiān)測(cè)裝置一側(cè)穿過(guò)密封件連接有數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)用于計(jì)算管棚鋼管的外插角度。

8、一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其使用方法適用于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，包括有以下步驟：

9、s1、進(jìn)行靜水抗分散測(cè)試；

10、s2、進(jìn)行動(dòng)水抗沖刷測(cè)試；

11、s3、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析；

12、s4、對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟s1包括：

14、s1.1、封堵沖刷槽的進(jìn)出水口，向沖刷槽內(nèi)注入純凈水，使水面沒(méi)過(guò)試樣槽頂面，形成靜水條件；

15、s1.2、將漿液從水面倒入試樣槽內(nèi)，待漿液達(dá)到初凝時(shí)間后，吸取適量試樣槽上方的水樣進(jìn)行濁度測(cè)試；

16、s1.3、通過(guò)濁度分析對(duì)比不同注漿材料在靜水中的抗分散性能。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟s2包括：

18、s2.1、清理沖刷槽，依次安裝并連接各裝置，向恒溫水浴槽內(nèi)注入適量的水，通過(guò)溫控系統(tǒng)將水溫調(diào)節(jié)至試驗(yàn)所需的恒定溫度；

19、s2.2、啟動(dòng)抽水泵，使恒溫水浴槽中的水通過(guò)管道被抽取出來(lái)，依次進(jìn)入沖刷槽和沉淀槽，待形成穩(wěn)定的水循環(huán)后，封堵沖刷槽和沉淀槽的進(jìn)出水口并關(guān)閉抽水泵，向試樣槽中注入漿液，待漿液達(dá)到初凝時(shí)間后，再次開啟各進(jìn)出水口及抽水泵，形成循環(huán)水流；

20、s2.3、待循環(huán)水流穩(wěn)定后，啟動(dòng)攪拌器，攪動(dòng)沖刷槽內(nèi)的水流，模擬復(fù)雜的動(dòng)水環(huán)境，通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速，改變?cè)嚇硬鄹浇乃髁魉俸土飨颍?/p>

21、s2.4、啟動(dòng)激振器，根據(jù)工況設(shè)置不同的荷載及加載頻率，模擬鉆爆法施工中的爆破振動(dòng)、盾構(gòu)掘進(jìn)擾動(dòng)以及后期車致振動(dòng)等外部荷載；

22、s2.5、根據(jù)試驗(yàn)要求，設(shè)定沖刷試驗(yàn)的時(shí)間，使用相機(jī)觀察并記錄試樣在沖刷過(guò)程中的變化情況。

23、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟s3包括：

24、s3.1、沖刷結(jié)束后，將試樣從試樣槽中取出，使用電子秤測(cè)量沖刷后的試樣質(zhì)量，并與沖刷前的質(zhì)量對(duì)比，得到試樣的留存率；

25、s3.2、收集沉淀槽內(nèi)的沖刷殘余物，進(jìn)行顆粒分析，了解其粒徑分布和成分組成；

26、s3.3、記錄完成靜水中的濁度、動(dòng)水沖刷后試樣的質(zhì)量變化情況和結(jié)構(gòu)變化情況，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)注漿材料在復(fù)雜地質(zhì)條件下的抗分散性能。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟s4中，通過(guò)對(duì)不同注漿材料在不同試驗(yàn)條件下的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，確定最佳的注漿材料配比。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

29、該注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，通過(guò)設(shè)置攪拌器和激振器，利用攪拌器旋轉(zhuǎn)水、激振器振動(dòng)水，在實(shí)驗(yàn)室條件下真實(shí)再現(xiàn)地下水流動(dòng)及施工擾動(dòng)環(huán)境，提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為巖土及地下工程注漿施工的安全性和穩(wěn)定性提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)，從而因地制宜地設(shè)計(jì)出最佳配比的注漿材料；同時(shí)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)攔截沖刷殘?jiān)?，并將沖刷后的殘余物收集在沉淀槽內(nèi)，防止回流堵塞裝置，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，包括有底座(10)以及設(shè)于底座(10)一側(cè)的恒溫水浴槽(20)，所述底座(10)表面設(shè)有抽水泵(30)、沖刷槽(40)以及沉淀槽(50)，其特征在于：所述恒溫水浴槽(20)、抽水泵(30)、沖刷槽(40)以及沉淀槽(50)通過(guò)水管依次連通；所述沖刷槽(40)兩側(cè)設(shè)有用于模擬外部荷載和擾動(dòng)的激振器(44)；所述沉淀槽(50)內(nèi)設(shè)有用于攔截沖刷殘?jiān)倪^(guò)濾網(wǎng)(51)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述恒溫水浴槽(20)設(shè)有溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)和維持恒溫水浴槽(20)內(nèi)的水溫。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述沖刷槽(40)的內(nèi)腔靠近進(jìn)水端設(shè)有若干水流緩解板(41)，所述水流緩解板(41)用于調(diào)節(jié)水流沖擊力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述沖刷槽(40)中部設(shè)有用于攪動(dòng)水流的攪拌器(43)，所述攪拌器(43)包括有電機(jī)和固定于電機(jī)輸出軸的扇葉，電機(jī)和扇葉之間設(shè)有固定板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述沖刷槽(40)內(nèi)腔中部設(shè)有以攪拌器(43)的扇葉為中心、等距布置的試樣槽(42)。

6.一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其使用方法適用于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括有以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于，所述步驟s1包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于，所述步驟s2包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于，所述步驟s3包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于：所述步驟s4中，通過(guò)對(duì)不同注漿材料在不同試驗(yàn)條件下的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，確定最佳的注漿材料配比。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及巖土及地下工程注漿堵水材料性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種注漿材料水中抗分散試驗(yàn)裝置及使用方法，試驗(yàn)裝置包括恒溫水浴槽、抽水泵、沖刷槽、沉淀槽、攪拌器、激振器和底座。恒溫水浴槽用于保持水溫恒定，抽水泵提供動(dòng)水沖刷動(dòng)力，沖刷槽模擬動(dòng)水沖刷作用，沉淀槽收集殘余物，攪拌器和激振器分別用于攪動(dòng)水流和模擬外部擾動(dòng)；方法包括靜水抗分散測(cè)試、動(dòng)水抗沖刷測(cè)試、數(shù)據(jù)采集與分析，以及試驗(yàn)結(jié)果分析。本發(fā)明能夠在實(shí)驗(yàn)室條件下真實(shí)再現(xiàn)地下水流動(dòng)及施工擾動(dòng)環(huán)境，提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為巖土及地下工程注漿施工的安全性和穩(wěn)定性提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)，從而因地制宜地設(shè)計(jì)出最佳配比的注漿材料。

技術(shù)研發(fā)人員：呂笑笑,劉愛武,王好明,王克義,王勇,王圣濤,陳文尹,魯先雲(yún),邱偉,李耀飛,陳光,陳楊,潘建斌,王瑤瑤,狄?guī)?張俊儒,陳鵬濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵四局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30