本公开涉及基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置及方法。该试验装置包括：压力源；浆料输送组件，耦接到压力源并且包括输浆外管，浆料输送组件被配置为基于压力源提供的压力经由输浆外管输送浆料；以及注浆管，流体地耦接至输浆外管并且包括第一止浆体、止浆板、第二止浆体以及花管，花管在试验时至少部分地插入试验土体，第一止浆体在第一方向上延伸变大并且贴合止浆板，第二止浆体在第二方向上延伸变大并且贴合止浆板，第一方向包括浆料输送的方向并且与第二方向相反。以此方式，该注浆管的组成结构结合浆料外溢的流体特征，并且在感测到浆液将外漏时能够及时进行外部压力干预，避免注浆过程中的浆液外漏和注浆管上扬，确保浆料顺利注入。确保浆料顺利注入。确保浆料顺利注入。
【技术实现步骤摘要】
基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置及方法
[0001]本公开一般地涉及岩土体注浆模拟
，特别地涉及基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置及方法。
技术介绍
[0002]注浆技术是利用配套的机械设备，采取合理的注浆工艺，将适宜的注浆材料注入到工程对象中，以达到填充、加固、堵水、抬升及纠偏等目的的一项技术。该技术广泛应用于工程地质及水文地质条件复杂的地下工程，涉及工民建、市政、公铁路及水利水电等多个行业，主要用途包括软基处理、沉降控制、变形控制、注浆堵水、大坝防渗、滑坡防治及工程抢险等。
[0003]与注浆材料、工艺、设备的快速发展呈鲜明对比的是注浆理论研究显著滞后于工程实践，其主要原因是注浆理论大多都是基于理想化模型，有着许多的假定条件，而在工程实践中浆料的扩散极其复杂，不同的地层情况、不同的注浆工艺、不同的注浆材料甚至是不同的注浆设备都对注浆效果、浆料的流动和扩散有着重要的影响，导致浆料在岩土体中的分布具有很强的不均匀性和随机性，增加了理论分析的困难。
[0004]工程实践中对于注浆材料、注浆设备及注浆参数的选定，主要通过现场试验或类似工程经验确定，但注浆技术涉及到多个专业领域和诸多专业知识，且注浆过程模糊、隐蔽、复杂并具有很强的随机性，所以对注浆过程的控制、注浆效果的预测与评价等均难以准确把握。
[0005]目前，由于现场注浆试验尺度大，试验过程复杂，试验成本高，并且岩土组成、地质条件既定，不具备多变量控制的重复对比试验条件，所以已有文献资料多数采用室内物理模型试验开展注浆技术的研究工作。
[0006]中国专利申请CN111006951A公开了一种室内注浆试验装置及模拟注浆测试方法：采用注浆单元、加载单元和测量单元模拟实际工程中隧道
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注浆体
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地基的协同作用，反应注浆对周围地层扰动和动力响应影响规律。注浆单元包括注浆实验桶、注浆泵、注浆通道和注浆管；加载单元包括围压加载机构和伺服动力加载机构以模拟地层压力；测量单元包括土压力计、孔压计、压电弯曲元、位移传感器和数采系统。
[0007]中国技术专利CN210427566U公开了一种三维可视渗透注浆模型试验装置：采用由试验箱、注浆设备和量测系统组成渗透注浆室内模型，模拟砾、砂性土在不同注浆工艺、注浆参数、浆料参数条件下的注浆情况，分析注浆加固机理与效果，研究浆料扩散理论。试验箱包括底板、顶板和侧板；注浆设备包括空压机、储浆罐及耐压灌浆管；量测系统包括电磁流量计、压力传感器、土压力计和孔压传感器。
[0008]目前的技术中主要关注点在于追求注浆、环境条件与荷载作用条件的耦合，但是没有考虑到浆料是否能够顺利注入到试验土体、浆料在试验土体的扩散进程如何的问题；而且，目前的注浆模拟试验对于监测或测试方法的主要创新点在于传感器量测系统，该系统内置于试验土体的土压力计、位移传感器、孔隙水压力计、电气元件等，这些传感器测试
元件在试验过程中都是位置既定、不连续的，所测试的结果受位置、时间及其它因素影响大，达不到实时监测的效果，具有很大的局限性；另外，试验装置的集成度和智能化程度不足，浆料输送过程中输送压力不能得到有效控制，影响试验结果的准确性。
技术实现思路
[0009]本公开的目的是提供一种基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置及方法，以至少部分地解决目前的技术中存在的问题。
[0010]根据本公开的第一方面，提供了一种基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置。该试验装置包括压力源、浆料输送组件和注浆管。浆料输送组件耦接到所述压力源并且包括输浆外管，所述浆料输送组件被配置为基于所述压力源提供的压力经由所述输浆外管输送浆料。注浆管流体地耦接至所述输浆外管并且包括顺序连接的第一止浆体、止浆板、第二止浆体以及花管，所述花管在试验时至少部分地插入试验土体，其中所述第一止浆体在第一方向上延伸变大并且贴合所述止浆板，所述第二止浆体在第二方向上延伸变大并且贴合所述止浆板，所述第一方向包括所述浆料输送的方向并且与所述第二方向相反。
[0011]在一些实施例中，所述第一止浆体和所述第二止浆体中的至少一个止浆体为圆台止浆体、棱台止浆体或锥台止浆体。
[0012]在一些实施例中，所述试验装置还包括计算设备、连接线缆及多个电极，多个所述电极经由所述连接线缆通信地耦接至所述计算设备并且在所述试验土体中成预设形状，以采集并且传送待由所述计算设备分析的目标数据。
[0013]在一些实施例中，所述预设形状包括米字形或井字形并且以注浆孔为中心对称布置。
[0014]在一些实施例中，所述压力源通信地耦接至所述计算设备，并且所述第一止浆体、所述止浆板以及所述第二止浆体中的至少一者通信地耦接至所述计算设备，以使得所述计算设备在所述浆料出现泄漏时能够调节所述压力源的输送压力。
[0015]在一些实施例中，所述试验装置还包括：模型箱，用于容纳所述试验土体并且在距离箱底预设高度处开设有多组水位孔，以模拟稳定地下水位工况。
[0016]在一些实施例中，所述浆料输送组件包括：压力桶；三通阀，设置在所述压力桶外并且其中两个通路分别耦接至所述压力桶和所述压力源；搅拌器，包括连接气管、气动马达、搅拌轴杆以及叶片，其中连接气管一端耦接至所述三通阀的另一通路，并且另一端耦接至所述气动马达，所述气动马达耦接至所述搅拌轴杆并且适于驱动所述搅拌轴杆和所述叶片旋转以搅拌所述浆料；以及出浆器，包括顺序连接的吸料盘、输浆内管、流量计以及所述输浆外管，所述出浆器适于基于所述压力源和所述三通阀将经搅拌的所述浆料经由所述吸料盘、所述输浆内管、所述输浆外管以及所述流量计输送至所述注浆管。
[0017]在一些实施例中，所述压力源包括启动阀、气源压力表及气源开关阀。
[0018]根据本公开的第二方面，提供了一种基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验方法，用于模拟室内土体注浆试验的试验土体监测。该方法使用根据本公开第一方面的试验装置并且包括：S01：将所述试验土体置于模型箱内：S02：在所述试验土体上安装多个电极，多个所述电极成预定形状并且多个所述电极中的相邻电极之间的间距与监测测深和精度相关联；S03：将多个所述电极中同一监测剖面的电极经由连接线缆耦接至计算设备；S04：
在对所述试验土体注浆前启动所述计算设备，针对所述试验土体的各个监测剖面的视电阻率进行实时采集；以及S05：利用所述试验装置对所述试验土体进行注浆，并且实时监控针对所述试验土体的各个监测剖面的视电阻率，直至所述视电阻率无变化。
[0019]根据本公开的第三方面，提供了一种基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验方法，用于模拟由弱胶结土及下伏岩层组成的土岩二元结构斜坡体室内注浆试验的监测。该方法使用根据本公开第一方面的试验装置并且包括：S11：基于相似理论在模型箱中建立与斜坡原型具有相似关系的室内缩尺试验斜坡模型，所述试验斜坡模型包括底部基岩、基覆界面以及弱胶结土层；S12：在所述弱胶结土层顶部中心位置预留注浆孔，并且在所述注浆孔中安本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于改进注浆管的模拟土体注浆的试验装置(100)，其特征在于，所述试验装置(100)包括：压力源(1)；浆料输送组件(2)，耦接到所述压力源(1)并且包括输浆外管(214)，所述浆料输送组件(2)被配置为基于所述压力源(1)提供的压力经由所述输浆外管(214)输送浆料；以及注浆管(32)，流体地耦接至所述输浆外管(214)并且包括顺序连接的第一止浆体(33)、止浆板(34)、第二止浆体(35)以及花管(37)，所述花管(37)在试验时至少部分地插入试验土体(31)，其中所述第一止浆体(33)在第一方向上延伸变大并且贴合所述止浆板(34)，所述第二止浆体(35)在第二方向上延伸变大并且贴合所述止浆板(34)，所述第一方向包括所述浆料输送的方向并且与所述第二方向相反。2.根据权利要求1所述的试验装置(100)，其特征在于，所述第一止浆体(33)和所述第二止浆体(35)中的至少一个止浆体为圆台止浆体、棱台止浆体或锥台止浆体。3.根据权利要求1所述的试验装置(100)，其特征在于，所述试验装置(100)还包括计算设备(4)、连接线缆(42)及多个电极(43)，多个所述电极(43)经由所述连接线缆(42)通信地耦接至所述计算设备(4)并且在所述试验土体(31)中成预设形状，以采集并且传送待由所述计算设备(4)分析的目标数据。4.根据权利要求3所述的试验装置(100)，其特征在于，所述预设形状包括米字形或井字形并且以注浆孔为中心对称布置。5.根据权利要求3所述的试验装置(100)，其特征在于，所述压力源(1)通信地耦接至所述计算设备(4)，并且所述第一止浆体(33)、所述止浆板(34)以及所述第二止浆体(35)中的至少一者通信地耦接至所述计算设备(4)，以使得所述计算设备(4)在所述浆料出现泄漏时能够调节所述压力源(1)的输送压力。6.根据权利要求1至5中任一项所述的试验装置(100)，其特征在于，所述试验装置(100)还包括：模型箱(3)，用于容纳所述试验土体(31)并且在距离箱底预设高度处开设有多组水位孔(313)，以模拟稳定地下水位工况。7.根据权利要求1至5中任一项所述的试验装置(100)，其特征在于，所述浆料输送组件(2)包括：压力桶(21)；三通阀(23)，设置在所述压力桶(21)外并且其中两个通路分别耦接至所述压力桶(21)和所述压力源(1)；搅拌器，包括连接气管(26)、气动马达(27)、搅拌轴杆(28)以及叶片(29)，其中连接气管(26)一端耦接至所述三通阀(23)的另一通路，并且另一端耦接至所述气动马达(27)，所述气动马达(27)耦接至所述搅拌轴杆(28)并且适于驱动所述搅拌轴杆(28)和所述叶片(29)旋转以搅拌所述浆料；以及出浆器，包括顺序连接的吸料盘(213)、输浆内管(212)、流量计(215)以及所述输浆外管(214)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：范宣梅，何伟，吴冠仲，王文松，王逢睿，张小兵，李虓，张生虎，赵敬善，牛文庆，彭寒磊，何智浩，张佳兴，
申请(专利权)人：中铁西北科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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