一种深埋地层高压注浆模拟试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种深埋地层高压注浆模拟试验装置，其包括高压罐，用于容纳模拟深埋地层；压力机，用于向所述高压罐内的所述模拟深埋地层施加竖向地应力；高压注浆泵，通过高压管路与所述高压罐相连通，用于向所述高压罐内施加压力水并注浆；排浆管，与所述高压罐相连通；和传感器，置于所述模拟深埋地层中，用于实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况。本发明专利技术以高压罐为容纳空间，通过高压注浆泵往模拟深埋地层内注浆，以实现深埋地层的高压注浆的模拟。本发明专利技术通过设置高压罐就能实现模拟深埋地层的地面预注浆技术的研究，使得本发明专利技术具有结构简单、实用性能强和模拟精确度高的特点。同时，本发明专利技术还提供一种深埋地层高压注浆模拟试验方法。

High pressure grouting simulation test device and test method for deep formation

The invention provides a deep buried high-pressure grouting simulation test device, which comprises a high-pressure tank, for deep buried strata containing simulation; press to the high-pressure tank in the simulation under the vertical in-situ stress in deep buried strata; high pressure grouting pump is communicated through high pressure pipeline and the high pressure tank, used to the high pressure water tank and pressure grouting; slurry discharge pipe, which is communicated with the high-pressure tank; and a sensor disposed in the simulation of deep buried strata, used to transmit changes and real-time monitoring of slurry diffusion grouting pressure. The present invention uses high pressure tank as accommodation space and grouting through high pressure grouting pump to simulate deep buried stratum to realize high pressure grouting simulation of deep buried stratum. The invention can realize the ground pre grouting technology simulating the deep buried stratum by setting a high pressure tank, so that the present invention has the advantages of simple structure, strong practical performance and high simulation accuracy. At the same time, the invention also provides a high pressure grouting simulation test method for deep buried formation.

【技术实现步骤摘要】
一种深埋地层高压注浆模拟试验装置及试验方法
本专利技术属于地层注浆
，具体而言，本专利技术涉及一种深埋地层高压注浆模拟试验装置及试验方法。
技术介绍
在矿山井筒施工中，采用地面预注浆技术可以大幅度降低井筒涌水量、改善凿井条件和加快施工速度；同时，可对不稳定地层进行注浆加固，确保围岩稳定。随着新建井筒穿过地层深度的不断加大，围岩承受的地应力和水压力也越来越大，地层的裂隙特征也发生了变化，特别是微孔隙发育，注浆浆液渗透性差，难以形成防治水帷幕，严重地影响了建井工期，增加了施工难度和工程造价。由于深埋地层处于高地应力、高水压状态，注浆施工难度大，注浆压力、浆液扩散半径与岩石渗透系数及裂隙率的关系缺乏研究资料和工程实践经验，给井筒地面预注浆设计和施工带来难题。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种深埋地层高压注浆模拟试验装置，系统地进行深部地层的地面预注浆可注性、渗流规律、压力衰减和注浆效果的研究，并提出了相应的试验方法，其技术方案如下：一种深埋地层高压注浆模拟试验装置，其包括高压罐，用于容纳模拟深埋地层；压力机，用于向所述高压罐内的所述模拟深埋地层施加竖向地应力；高压注浆泵，通过高压管路与所述高压罐相连通，用于向所述高压罐内施加压力水并注浆；排浆管，与所述高压罐相连通；和传感器，置于所述模拟深埋地层中，用于实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述高压管路为高压软管。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：还包括单向阀，所述单向阀安装在所述高压管路上，用于控制压力水由所述高压注浆泵向所述高压罐内注入，以模拟深埋地层中的承压水。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述高压罐包括油缸套，所述油缸套的上端为开口设置，所述油缸套的下端设有穿插口；油缸活塞，所述油缸活塞的活塞杆部穿过所述油缸套的穿插口；和顶盖，安装在所述油缸套的上端位置。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述油缸套的外径为500mm，所述油缸套的内径为400mm，所述油缸套的高度为1000mm。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述顶盖为采用20mm厚度的钢板加工而成，与所述油缸套采用螺栓连接。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述油缸套为厚壁圆筒结构，采用铸造工艺加工而成；优选地，所述油缸套采用20mm厚度的铸钢材料铸造而成，可承受60MPa的注浆压力。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：所述排浆管为高压钢管；所述排浆管的出浆口为竖直向下设置。如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，进一步优选为：还包括：溢流阀，设置在所述排浆管上，用于溢出浆液；优选地，还包括过滤装置，设置在所述排浆管上，用于过滤掉从所述高压罐内溢出的浆液中的水泥颗粒；再优选地，所述过滤装置设置在所述溢流阀的前端位置。一种如上述的深埋地层高压注浆模拟试验装置的试验方法，其步骤包括：步骤一、将深埋地层的模拟材料装入所述高压罐内，在所述高压罐内形成所述模拟深埋地层；步骤二、将所述高压罐吊放到所述压力机内；步骤三、通过所述压力机对所述高压罐施加竖向荷载；步骤四、通过所述高压注浆泵向所述模拟深埋地层中注入压力水，以模拟裂隙承压水；继续调整所述压力机的压力值，以精确所述模拟深埋地层的地压值；步骤五、调整好地压值后，采用所述高压注浆泵向所述高压罐的所述模拟深埋地层注入水泥浆；在注浆过程中，通过埋入在所述模拟深埋地层中的所述传感器实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况；步骤六、当注浆压力高于设计值时，通过所述溢流阀自动溢出多余浆液、保证注浆压力稳定在设计值；步骤七、注浆结束后，当浆液达到设计养护期后，打开所述高压罐，获取注浆结实体，进行其微观研究和强度试验，以分析评价其注浆效果。分析可知，与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于：一、本专利技术提供的深埋地层高压注浆模拟试验装置以高压罐为容纳空间，在高压罐内装有模拟深埋地层，通过高压注浆泵往模拟深埋地层内注浆，以实现深埋地层的高压注浆的模拟。本专利技术通过设置高压罐就能实现模拟深埋地层的地面预注浆技术的研究，使得本专利技术具有结构简单、实用性能强和模拟精确度高的特点。二、本专利技术的油缸套为大直径油缸套并且采用20mm厚的高强铸钢材料铸造而成，可承受60MPa超高压的注浆压力，可模拟2000m深埋地层的地面预注浆技术研究。三、本专利技术在高压管路中安装了单向阀，可实现在高地压和高承压水的模拟深埋地层中进行模拟注浆。四、本专利技术在排浆管中安装了溢流阀，当注浆压力高于设计值时，可自动溢出多余浆液、保证注浆压力稳定在设计压力值。附图说明图1为本专利技术优选实施例的深埋地层高压注浆模拟试验装置的结构示意图；图中：1-高压注浆泵；2-高压管路；3-单向阀；4-油缸套；5-高压管阀门；6-模拟深埋地层；7-油缸活塞；8-排浆管；9-过滤装置；10-溢流阀；11-出浆口；12-长柱式压力机上盖板；13-长柱式压力机下盖板；14-高压罐。具体实施方式下面将对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，本专利技术优选实施例的深埋地层高压注浆模拟试验装置主要包括高压罐14，用于容纳模拟深埋地层6；压力机(未图示)，用于向高压罐14内的模拟深埋地层6施加竖向地应力；高压注浆泵1，通过高压管路2与高压罐14相连通，用于向高压罐14内施加压力水并注浆；排浆管8，与高压罐14相连通；和传感器(未图示)，置于模拟深埋地层6中，用于实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况。优选为，传感器为分布式光纤传感器。总而言之，本专利技术提供的深埋地层高压注浆模拟试验装置以高压罐14为容纳空间，在高压罐14内装有模拟深埋地层6，通过高压注浆泵1往模拟深埋地层6内注浆，以实现深埋地层的高压注浆的模拟。本专利技术通过设置高压罐14就能实现模拟深埋地层6的地面预注浆技术的研究，使得本专利技术具有结构简单、实用性能强和模拟精确度高的特点。在本专利技术中，高压注浆泵1可以实施单液或双液注浆。在本专利技术中，为了能够使注浆的浆液能够渗透模拟深埋地层6，本专利技术的高压管路2和排浆管8对称设置在高压罐14的两侧。高压管路2和排浆管8均通过高压管阀门5与高压罐14相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于，包括：高压罐，用于容纳模拟深埋地层；压力机，用于向所述高压罐内的所述模拟深埋地层施加竖向地应力；高压注浆泵，通过高压管路与所述高压罐相连通，用于向所述高压罐内施加压力水并注浆；排浆管，与所述高压罐相连通；和传感器，置于所述模拟深埋地层中，用于实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况。

【技术特征摘要】
1.一种深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于，包括：高压罐，用于容纳模拟深埋地层；压力机，用于向所述高压罐内的所述模拟深埋地层施加竖向地应力；高压注浆泵，通过高压管路与所述高压罐相连通，用于向所述高压罐内施加压力水并注浆；排浆管，与所述高压罐相连通；和传感器，置于所述模拟深埋地层中，用于实时监测注浆压力的传递变化规律和浆液扩散情况。2.根据权利要求1所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于：所述高压管路为高压软管。3.根据权利要求1所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于，还包括：单向阀，所述单向阀安装在所述高压管路上，用于控制压力水由所述高压注浆泵向所述高压罐内注入，以模拟深埋地层中的承压水。4.根据权利要求1所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于，所述高压罐包括：油缸套，所述油缸套的上端为开口设置，所述油缸套的下端设有穿插口；油缸活塞，所述油缸活塞的活塞杆部穿过所述油缸套的穿插口；和顶盖，安装在所述油缸套的上端位置。5.根据权利要求4所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于：所述油缸套的外径为500mm，所述油缸套的内径为400mm，所述油缸套的高度为1000mm。6.根据权利要求4所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于：所述顶盖为采用20mm厚度的钢板加工而成，与所述油缸套采用螺栓连接。7.根据权利要求4所述的深埋地层高压注浆模拟试验装置，其特征在于：所述油缸套为厚壁圆筒结构，采用铸造工艺加工而成；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚直书，程桦，荣传新，蔡海兵，王晓健，宋海清，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34