一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌鋺?yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌鋺?yīng)用，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]注漿是工程中為了加固地層或者防滲堵漏而采用的一種施工方法。其原理是先預(yù)制一定配比的可凝固的漿液，然后利用注漿栗或者其他注漿器材將其灌入地層中。漿液在地層中擴(kuò)散，并與地層介質(zhì)顆粒膠結(jié)在一起，在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生固化，使土層或者建筑物的力學(xué)性能得到改善。滲透注漿是指在不改變?cè)瓉硗馏w物理和力學(xué)性質(zhì)的前提下，漿液在壓力的作用下充填到土層的孔隙和巖石的裂隙中，并且將存在的自由水和氣體排擠出孔隙，這種注漿方法所應(yīng)用的注漿壓力相對(duì)較小。
[0003]滲透注漿理論研究注漿過程中注漿壓力、流量、擴(kuò)散半徑與注漿時(shí)間之間的關(guān)系，能夠?yàn)樽{設(shè)計(jì)和巖土工程的現(xiàn)場(chǎng)施工提供科學(xué)依據(jù)，揭示漿液在巖土縫隙中的流動(dòng)規(guī)律，同時(shí)也能反映工藝技術(shù)、漿材性質(zhì)和地質(zhì)情況之間的關(guān)系。目前在滲透注漿領(lǐng)域，理論方面的研究滯后于工程實(shí)踐，這主要是因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層的孔隙分布難于模擬，且漿液運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散過程難于直接觀察。因此通過試驗(yàn)的方法研究滲透注漿理論是科學(xué)有效的。
[0004]國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行過一些研究漿液在砂層介質(zhì)中擴(kuò)散過程的試驗(yàn)，推導(dǎo)了注漿過程中擴(kuò)散半徑與其他各種主要影響因素之間的關(guān)系，如李慎剛等通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)提出了滲流壓力與漿液粘度間的定性關(guān)系。但是這些試驗(yàn)并沒有模擬在飽水砂層中注漿的情況，也未能研究出漿液的壓力耗散及傳遞機(jī)理。隨著地下工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，社會(huì)對(duì)工程安全及經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等綜合效益的要求越來越高，相關(guān)的理論探索已迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>[0006]本發(fā)明還提供一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷氖褂梅椒ā?br>[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄔ囼?yàn)箱、注漿栗、空壓機(jī)、注漿管、攪拌桶、滲壓計(jì)和應(yīng)變儀；所述試驗(yàn)箱為一密閉的方形箱體，在試驗(yàn)箱的前側(cè)面開設(shè)一通孔、后側(cè)面開設(shè)多個(gè)集線孔、左側(cè)面和右側(cè)面上開設(shè)多個(gè)排水孔；所述空壓機(jī)、攪拌桶分別與注漿栗連接，注漿栗通過注漿管與所述通孔相連，在試驗(yàn)箱內(nèi)放置所述的滲壓計(jì)，滲壓計(jì)通過數(shù)據(jù)傳輸線貫穿集線孔后與所述的應(yīng)變儀相連。
[0009]優(yōu)選的，所述空壓機(jī)與注漿栗之間還連接有調(diào)壓閥。
[0010]優(yōu)選的，所述試驗(yàn)箱包括底座、結(jié)構(gòu)架和鋼化玻璃板組成的箱體，在底座上設(shè)置所述的結(jié)構(gòu)架，在結(jié)構(gòu)架的外部設(shè)置所述的鋼化玻璃板。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述試驗(yàn)箱的上側(cè)面的鋼化玻璃板為可拆式鋼化玻璃板。此設(shè)計(jì)的好處在于，將試驗(yàn)箱上方的鋼化玻璃板設(shè)計(jì)成可拆卸的，方便向試驗(yàn)箱內(nèi)填料和卸料。
[0012]優(yōu)選的，所述通孔位于試驗(yàn)箱前側(cè)面的幾何中心位置。
[0013]優(yōu)選的，所述試驗(yàn)箱的尺寸為:長(zhǎng)160cmX寬160cmX高160cm。
[0014]優(yōu)選的，所述通孔的半徑為1.l_2cm，所述集線孔的數(shù)量為3_5個(gè)，集線孔的半徑為l_2cm，所述兩側(cè)排水孔的總量為4-8個(gè)，排水孔的半徑為l_2cm。
[0015]優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)架及底座均選用Q345B鋼板制作而成。
[0016]優(yōu)選的，所述試驗(yàn)箱的前側(cè)面、后側(cè)面、左側(cè)面和右側(cè)面均設(shè)置有鋼板肋。
[0017]優(yōu)選的，所述注漿栗選用型號(hào)為QBK-215的多用途氣動(dòng)隔膜栗。
[0018]優(yōu)選的，所述空壓機(jī)選用型號(hào)為Y112M-2的三相異步電動(dòng)機(jī)。
[0019]優(yōu)選的，所述注漿管選用半徑為Icm的塑料管。
[0020]優(yōu)選的，所述滲壓計(jì)選用振弦式滲壓計(jì)。
[0021]一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷氖褂梅椒?，包括以下步驟，
[0022](I)制定試驗(yàn)方案，試驗(yàn)方案選正交試驗(yàn)或均勻試驗(yàn)；
[0023](2)依照步驟(I)選取的試驗(yàn)方案配合好所需要的砂子，充分均勻地混合并測(cè)量其滲透系數(shù)、密度、比重，以備后用；
[0024](3)將配合好的砂子分層填入試驗(yàn)箱中，并在相應(yīng)的高度砂層平面上按照計(jì)劃的尺寸填埋滲壓計(jì)及注漿管，填埋好砂層后靜置5小時(shí)以上；
[0025](4)對(duì)試驗(yàn)箱中的砂層進(jìn)行飽水，并靜置1-2小時(shí)；
[0026](5)按照現(xiàn)有技術(shù)在攪拌桶中配置與步驟(2)中砂子的滲透系數(shù)所對(duì)應(yīng)的水灰比的水泥漿液，將注漿栗的進(jìn)漿管插入水泥漿液中；
[0027](6)將進(jìn)漿管、出漿管與注漿栗連接起來，然后將注漿栗與空壓機(jī)連接起來，最后將滲壓計(jì)通過數(shù)據(jù)傳輸線與應(yīng)變儀連接；
[0028](7)利用空壓機(jī)向所述試驗(yàn)箱進(jìn)行注漿，同時(shí)計(jì)時(shí)，按照試驗(yàn)需要控制注漿時(shí)間，在注漿的同時(shí)，記錄應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)變化情況；
[0029](8)注漿結(jié)束1-2天后，部分砂子與水泥漿液形成結(jié)石體，將試驗(yàn)箱內(nèi)的砂層挖開，測(cè)量結(jié)石體沿每個(gè)方向的擴(kuò)散半徑并取其平均值；
[0030](9)清理試驗(yàn)箱，根據(jù)試驗(yàn)方案改變?cè)囼?yàn)參數(shù)，重復(fù)步驟(1)-(8)，繼續(xù)下一組試驗(yàn)直至所選方案的試驗(yàn)全部做完。
[0031]優(yōu)選的，步驟(9)中，所述試驗(yàn)參數(shù)包括:注漿壓力、滲透系數(shù)、水灰比、注漿時(shí)間。
[0032]本發(fā)明的有益效果在于:
[0033]1、本發(fā)明滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，應(yīng)用該試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蚰M地層的滲透注漿過程，且該試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒僮鞣奖?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可重復(fù)使用，試驗(yàn)效果好。
[0034]2、利用本發(fā)明的滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂蛇M(jìn)行飽水砂層、飽水土層的試驗(yàn)研究，對(duì)滲透注漿機(jī)理研究方法與傳統(tǒng)方法比較，增加了對(duì)飽水砂層滲透注漿的有效模擬；能夠有效測(cè)量沿程液壓并定量研究其規(guī)律；可按照需要改變幾乎所有影響滲透注漿效果的參數(shù)；流程簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠，能廣泛應(yīng)用于各類滲透注漿理論研究。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D；
[0036]圖2為本發(fā)明滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭性囼?yàn)箱的立面圖；
[0037]圖3為本發(fā)明滲透注漿機(jī)理研究方法中滲壓計(jì)埋設(shè)正視圖；
[0038]圖4為本發(fā)明滲透注漿機(jī)理研究方法中滲壓計(jì)埋設(shè)俯視圖；
[0039]圖5為本發(fā)明滲透注漿機(jī)理研究方法中一次注漿試驗(yàn)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0041]實(shí)施例1:
[0042]如圖1所示，一種可重復(fù)利用的飽水砂層滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括試?yàn)箱、注漿栗、空壓機(jī)、注漿管、攪拌桶、滲壓計(jì)和應(yīng)變儀；所述試驗(yàn)箱為一密閉的方形箱體，在試驗(yàn)箱的前側(cè)面開設(shè)一通孔、后側(cè)面開設(shè)多個(gè)集線孔、左側(cè)面和右側(cè)面上開設(shè)多個(gè)排水孔；所述空壓機(jī)、攪拌桶分別與注漿栗連接，注漿栗還連接所述的注漿管，注漿管的一端插入通孔，在試驗(yàn)箱內(nèi)放置所述的滲壓計(jì)，滲壓計(jì)通過數(shù)據(jù)傳輸線貫穿集線孔后與所述的應(yīng)變儀相連。
[0043]其中，試驗(yàn)箱是由鋼化玻璃板、結(jié)構(gòu)架、底座三部分組成的正方形箱體，其外觀尺寸長(zhǎng)X寬X高為160cmX160cmX 160cm，試驗(yàn)箱尺寸的設(shè)計(jì)主要應(yīng)該考慮選用的水泥漿液在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的注漿壓力下所能擴(kuò)散的最大的范圍，并且漿液的擴(kuò)散還具有各向同性的特點(diǎn)，前期經(jīng)過實(shí)際工程的數(shù)據(jù)試算，尺寸是能夠滿足試驗(yàn)要求的。
[0044]結(jié)構(gòu)架及底座均選用Q345B鋼板制作而成，在底座上設(shè)置所述的結(jié)構(gòu)架，在結(jié)構(gòu)架的外部即結(jié)構(gòu)架的六個(gè)側(cè)面上設(shè)置所述的鋼化玻璃板，鋼化玻璃板相互連接將結(jié)構(gòu)架圍成一個(gè)密閉的箱體，在四周的棱上，均用鋼板焊接或者用螺栓連接。其中試驗(yàn)箱的上側(cè)面的鋼化玻璃板設(shè)計(jì)成可拆卸的，方便向試驗(yàn)箱內(nèi)填料和卸料。
[0045]試驗(yàn)箱上通孔的半徑為2cm，通孔位于試驗(yàn)箱前側(cè)面的中心位置；集線孔的數(shù)量為5個(gè)，集線孔呈“十”字排列，集線孔的半徑為2cm，集線孔的間距為40cm ;試驗(yàn)箱左側(cè)面和右側(cè)面上對(duì)稱開設(shè)4個(gè)半徑為2cm的排水孔，用于在注漿過程中將水自由排出。
[0046]另外，注漿栗選用型號(hào)為QBK-215的多用途氣動(dòng)隔膜栗適用氣源為壓縮空氣，適用氣壓為2_7kg/cm2，栗進(jìn)口直徑為25_，栗出口直徑為25_ ；
[0047]空壓機(jī)選用型號(hào)為Y112M-2的三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為W_0.6/8，功率為4KW，電壓為 380V，最大壓力為 0.8Mpa(115Psi)；
[0048]注漿管選用半徑為Icm的塑料管；
[0049]滲壓計(jì)采用振弦式滲壓計(jì)，型號(hào)為XHX-7XX，量程為0.4MPa，靈敏度彡0.05%F*S,直徑為32mm，長(zhǎng)度為16cm。
[0050]應(yīng)變儀采用力&應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀，型號(hào)為XL2118A，測(cè)量范圍為O?土 1999 μ ε，分辨率為I μ ε，平衡方式為自動(dòng)掃描平衡，接橋方式為全橋，半橋，1/4橋(公共補(bǔ)償)，顯示窗口為8窗口，掃描速度為16點(diǎn)/秒，工作模式可采用本機(jī)自控/計(jì)算機(jī)監(jiān)控/計(jì)算機(jī)外控。
[0051]空壓機(jī)與注漿栗之間還額外連接有一調(diào)壓閥，調(diào)壓閥采用日本SMC高精密調(diào)壓閥IR2000-02BG,調(diào)壓范圍為 0-0.4MPa。
[0052]攪拌桶內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌機(jī)和攪拌桶是配套設(shè)備，所述攪拌桶容量為200L，以滿足試驗(yàn)注漿量的需求為準(zhǔn)。
[0053]本實(shí)施例提供的滲透注漿試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在試?yàn)箱內(nèi)填入砂子或土，能夠模擬不同的地層情況，