用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置，包括供压出浆装置、试验台架、注浆管，通过供压出浆装置提供注浆压力，同时水泥浆液储存在储浆箱中并通过注浆泵的作用流经高抗压软管，最后进入注浆管内的砂颗粒间，从而实现砂层渗透注浆。注浆结束后，相同条件养护若干时间，再拆模测量不同高度位置处注浆加固体的各项性能参数，最终实现砂层渗透注浆效果空间分布不均匀性的定量测试。

A device for testing the effect of cement dewatering on the effect of infiltration grouting in sand layer

【技术实现步骤摘要】
用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置
本技术涉及一种装置，具体为用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置。
技术介绍
技术人发现当地下工程修建在卵砾石层、粗中砂层等孔隙连通性较好的地层中时，渗透注浆是加固上述地层最常用方法，与此同时，水泥浆液是目前最常用的注浆材料，水泥浆液在注浆工程中应用广泛，但水泥浆液自身存在析水效应，水分的析出、水泥颗粒的沉降会导致水泥浆液在空间上分布的不均匀性，使得注浆加固体下部加固效果好，上部差，注浆效果在空间上差异大，砂层注浆加固效果的不均匀性对于拟加固工程的稳定性会产生不可忽视的影响，然而目前的注浆设计无法考虑水泥浆液的析水效应，也没有能定量测试这种差异的装置。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有装置及方法的不足，提供一种用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置。本装置模拟了水泥浆液在砂层中的渗透注浆过程，实现了水泥浆液析水效应的模拟，通过对注浆结束后不同位置浆液结石体各项性能参数的测量，实现了砂层渗透注浆加固效果空间分布不均匀性的定量测试。为了实现上述目的，本装置采用以下技术方案。第一方面，本技术提供了一种用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置，包括供压出浆装置、试验台架和注浆管；所述的注浆管包括多个，多个注浆管固定在试验台架上，供压出浆装置为每个注浆管提供注浆压力；每个注浆管包括管帽、PVC管、变径接头和阀门，所述的PVC管上端与管帽相连，在所述的管帽上设透气孔，保证渗透注浆过程中管内气体被充分排出，在所述的管帽内铺设细密铁丝网，铁丝网网眼直径不超过砂颗粒直径；PVC管下端与变径接头连接，变径接头下安装阀门，注浆管始终保持竖直在所述的试验台架上，保证水泥浆液的析水方向与注浆管的轴向方向一致；所述的供压出浆装置包括注浆泵和储浆箱，试验通过所述注浆泵提供注浆压力，同时水泥浆液储存在储浆箱中，注浆泵提供空气压力使浆液从储浆箱流经注浆管路，注入砂层中，注浆过程中保持注浆管竖直，从而实现砂层渗透注浆；注浆结束后，相同条件进行养护，然后拆模测量不同位置注浆加固体各项性能参数，最终获得水泥浆液析水对渗透注浆效果空间分布不均匀性的影响。进一步的，所述的供压出浆装置注浆压力以及注浆速率满足的条件是：在渗透注浆过程中不扰动砂层的孔隙结构，同时可防止因高压导致的注浆管破裂。更近一步的，所述的储浆箱采用半敞开式储浆箱，便于边注浆边搅拌水泥浆液，避免注浆过程中浆液静置时由于重力作用产生析水效应影响浆液的均一性。进一步的，所述的试验台架由钢管焊接而成。注浆管固定支架每侧均设置多个注浆管固定孔，可一次性放置多根注浆管，可以实现大批量的开展试验，提高试验效率，减小试验误差。进一步的，所述的注浆管的长度为1.5-2m，使水泥浆液能够充分析水，注浆结束后，进行注浆管的分段取样时可保证充足数量的试验试块。进一步的，所述的变径接头包括下部、连接部和上部，其中下部为圆柱形，上部为圆柱形，连接部为圆锥形，上部和下部通过连接部连接形成一个整体，下部的半径小于上部的半径；采用变径接头防止砂层在重力作用下从PVC管流入阀门，减少漏砂对试验的影响，同时有效减小纯水泥的滞留区域体积，降低其对析水过程的影响。进一步的，在所述的变径接头处铺设细密铁丝网，作用是进一步固定被注介质，同时过滤水泥浆液，防止杂质进入注浆管中影响注浆加固效果。进一步，在所述的管帽内铺设细密铁丝网，铁丝网网眼直径不超过砂颗粒直径，允许浆液进出，但不允许砂颗粒穿过从而固定被注介质，保证注浆过程中砂颗粒不因注浆扩散而发生整体移动。基于上述装置，测试水泥浆液析水对砂层渗透注浆效果影响的方法，其步骤为：步骤一：填料。关闭注浆管下侧阀门，通过筛分法控制砂层砂颗粒的粒径级配，通过装填砂颗粒的质量控制砂层的密实度，根据试验设计将选定好的砂颗粒分层填入注浆管中并分层压实，控制压实次数及压实力度，保证砂颗粒布满整个注浆管空间。步骤二：组装试验模型，连接管路。将管帽、变径接头和阀门粘结到注浆管上，将注浆管固定在试验台架上，注浆管保持竖直，注浆管下端与高抗压软管连接，高抗压软管的另一侧连接供压出浆装置。步骤三：开展注浆试验。打开注浆管下侧阀门，根据试验设计配置相应水灰比的水泥浆液置于储浆箱中，利用注浆泵向注浆管中低速注入水泥浆液，直到注浆管上侧管帽冒浆，注浆结束。为避免水泥浆液在注浆过程中析水影响浆液的均一性，应边搅拌边注浆。步骤四：养护、拆模。注浆结束后，将所有注浆管置于养护室中，养护达到规定的条件后，进行拆模，(具体的养护条件20℃，湿度95％以上，分别养护7天、14天、28天后进行拆模)。拆模时按距离注浆管底部距离每隔10cm标记切割线并依次截断，保证试样表面光滑平整，在截断的注浆管外边缘，沿垂直于截面方向将注浆管竖向截开，取出注浆加固体，用标签记录每一段注浆加固体距底部距离并编号。步骤五：测定注浆效果。用万能试验机测定注浆加固体试件的单轴抗压强度，并根据相应应力应变曲线计算得到变形模量；利用渗透系数测定仪测得渗透系数，通过注浆加固体的单轴抗压强度、变形模量和渗透系数表征注浆效果。步骤六：处理试验数据，绘制加固效果指标(单轴抗压强度、变形模量和渗透系数)随距离注浆管底部空间高度的变化曲线。本技术公开了一种测试水泥浆液析水对砂层渗透注浆效果影响的装置及方法，实现了析水效应对注浆加固体性能空间分布不均匀性的定量测试。本技术具有以下优点：1、该装置整体上实现了水泥浆液析水效应对砂层渗透注浆加固体性能空间分布不均匀性的定量测试；2、本注浆装置可实现在渗透注浆过程中不扰动砂层的孔隙结构，同时可防止因高压导致的注浆管破裂；本装置采用半敞开式储浆箱，便于边注浆边搅拌水泥浆液，避免注浆过程中浆液静置时由于重力作用产生析水效应影响浆液的均一性，保证了水泥浆液不提前产生析水，注浆过程中，浆液是均质的；3、管帽内铺设细密铁丝网，铁丝网网眼直径不超过砂颗粒直径，允许浆液进出，但不允许砂颗粒穿过从而固定被注介质，保证注浆过程中砂颗粒不因注浆扩散而发生整体移动。4.试验台架由钢管焊接而成。注浆管固定支架每侧均设置多个注浆管固定孔，可一次性放置多根根注浆管，可以实现大批量的开展试验，提高试验效率，减小试验误差。5.采用变径接头防止砂层在重力作用下从PVC管流入阀门，减少漏砂对试验的影响，同时有效减小纯水泥的滞留区域体积，降低其对析水过程的影响；在变径接头处铺设细密铁丝网，作用是进一步固定被注介质，同时过滤水泥浆液，防止杂质进入注浆管中影响注浆加固效果。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图，用来提供对本申请的进一步理解，本申请的适宜性实施例及其使用说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当确定。图1为注浆系统整体框架示意图；图2(a)、图2(b)为变径接头及管帽横剖面示意图；图3为注浆管纵剖面及截断示意图；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置，其特征在于，包括供压出浆装置、试验台架、注浆管；/n所述的注浆管包括多个，多个注浆管固定在试验台架上，供压出浆装置为每个注浆管提供注浆压力；/n每个注浆管包括管帽、PVC管、变径接头和阀门，所述的PVC管上端与管帽相连，在所述的管帽上设透气孔，在所述的管帽内铺设细密铁丝网，铁丝网网眼直径不超过砂颗粒直径；PVC管下端与变径接头连接，变径接头下安装阀门，注浆管始终保持竖直在所述的试验台架上，保证水泥浆液的析水方向与注浆管的轴向方向一致；/n所述的供压出浆装置包括注浆泵和储浆箱，试验通过所述注浆泵提供注浆压力，同时水泥浆液储存在储浆箱中，注浆泵提供空气压力使浆液从储浆箱流经注浆管路，注入砂层中。/n

【技术特征摘要】
1.用于测试水泥析水对砂层渗透注浆效果影响的装置，其特征在于，包括供压出浆装置、试验台架、注浆管；
所述的注浆管包括多个，多个注浆管固定在试验台架上，供压出浆装置为每个注浆管提供注浆压力；
每个注浆管包括管帽、PVC管、变径接头和阀门，所述的PVC管上端与管帽相连，在所述的管帽上设透气孔，在所述的管帽内铺设细密铁丝网，铁丝网网眼直径不超过砂颗粒直径；PVC管下端与变径接头连接，变径接头下安装阀门，注浆管始终保持竖直在所述的试验台架上，保证水泥浆液的析水方向与注浆管的轴向方向一致；
所述的供压出浆装置包括注浆泵和储浆箱，试验通过所述注浆泵提供注浆压力，同时水泥浆液储存在储浆箱中，注浆泵提供空气压力使浆液从储浆箱流经注浆管路，注入砂层中。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张青，俞然刚，赵耀，张连震，王洪超，冯慧君，王子利，高子明，陈健，于雷，王宠，
申请(专利权)人：中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：云南;53