一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法与流程

本发明涉及注浆参数检测的领域，具体是指一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法。

背景技术：

注浆技术因其操作简单、效果明显的特点，在众多领域得到了广泛的应用，如煤矿防渗堵漏、地铁隧道加固、纠正建筑物倾斜、边坡支护中的锚杆加固、大坝堤防的防渗帷幕等。尽管注浆技术的发展已经较为成熟，但由于受多种因素的影响使注浆不易达到预期的效果，其中，注浆参数值的选取对注浆效果的影响是不容忽视的。在实际的注浆工程中，只能确定注浆钻孔中的注浆压力，而岩石裂隙中的压力大小却是未知的，且这一压力会对注浆效果产生较大的影响，因此亟需一种不仅能模拟浆液的扩散通道，同时还可以检测扩散通道中的注浆参数的实验装置及方法。

技术实现要素：

本发明为了解决现有注浆技术中不能确定岩石裂隙中注浆参数的问题，提供一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法。

本发明采取以下技术方案：一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置，包括注浆泵、注浆管、注浆腔i、注浆腔、浆液通道和葫芦管，所述浆液通道的两端封口，浆液通道上方有一个注浆口，注浆口通过注浆管连接注浆泵并向浆液通道中注入浆液；浆液通道的下方设有的排浆口，浆液通道的一侧均匀分布有5个出浆口，该侧5个出浆口与浆液通道之间的角度从左往右依次为30°、60°、90°、120°、150°；浆液通道的另一侧也均匀分布有5个出浆口，该侧5个出浆口与浆液通道之间的角度均为90°，每个出浆口上都安装着阀门，注浆腔i和注浆腔ii分别布置在浆液通道的两侧，出浆口通过葫芦管与两侧注浆腔i和注浆腔ii连接。

进一步的，注浆腔i和注浆腔ii的长*宽*高均为1000*300*300mm，顶面是一个可以取下的铁质盖，其余各面均为有机玻璃。

进一步的，浆液通道的尺寸为φ200*800mm，注浆口、排浆口和出浆口直径均为40mm，注浆口距离浆液通道右端面50mm，排浆口距离浆液通道左端面50mm。

进一步的，葫芦管一端的直径为40mm，连接在浆液通道的出浆口上，葫芦管另一端的直径为20mm，连接在注浆腔i或注浆腔ii中；葫芦管上葫芦的直径最大为60mm，最小为20mm。

进一步的，与注浆腔i连接的5个葫芦管的葫芦个数为4，所述与注浆腔ii连接的5个葫芦管的葫芦个数从左向右依次为1、2、3、4、5。

进一步的，注浆管和葫芦管上安装有压力表和流速表。

一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：向注浆腔i及注浆腔ii中放入破碎的岩石，岩石的含量要大于注浆腔容量的三分之二并小于注浆腔的总容量；

步骤2：将一侧葫芦个数均为4的5个葫芦管的一端连接到浆液通道上角度分别为30°、60°、90°、120°、150°的出浆口上，另一端连接到注浆腔i上；将另一侧葫芦个数分别为1、2、3、4、5的5个葫芦管的一端连接到浆液通道另一侧的出浆口上，另一端连接到注浆腔ii上；

步骤3：用注浆泵经注浆管浆液通道中注入水泥—水玻璃浆液，观察并记录注浆管、葫芦管上压力表和流速表的读数。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）利用葫芦管在浆液通道上的不同布置角度，可模拟围岩不同方向的裂隙，可研究不同扩散方向对浆液压力及流速的影响；

（2）利用葫芦管上葫芦的不同个数，可模拟围岩中不同大小的裂隙，可研究扩散通道的尺寸大小对浆液压力及流速的影响。

附图说明

图1是本发明的装置连接示意图；

图2是本发明中浆液通道结构的俯视示意图；

图3是本发明中葫芦管的结构示意图；

图中标号说明：1-注浆泵、2-注浆管、a-3-注浆腔i、b-3-注浆腔ii、4-浆液通道、5-葫芦管、6-压力表、7-流速表、8-注浆口、9-排浆口、10-出浆口、11-阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行进一步的描述。

一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置，包括：注浆泵1、注浆管2、注浆腔ia-3、注浆腔iib-3、浆液通道4、葫芦管5、压力表6和流速表7。

所述注浆管2的一端与注浆泵1连接，另一端经注浆口8与浆液通道4连接，注浆管2上也安装有压力表6和流速表7。

所述注浆腔为两个，分别为注浆腔ia-3、注浆腔iib-3，尺寸均为1000*300*300mm（长*宽*高），顶面是一个铁质盖，可以取下，其余各面均为有机玻璃，两个注浆腔分别布置在浆液通道4的两侧。

所述浆液通道4的尺寸为φ200*800mm，两端封口，它的上方有一个直径为40mm的注浆口8，距离浆液通道4右端面50mm，用于连接注浆管2并向浆液通道4中注入浆液；它的下方也有一个直径为40mm的排浆口9，距离浆液通道4左端面50mm，用于排出浆液。在浆液通道4的一侧均匀分布有5个直径40mm的出浆口10，它们与浆液通道4之间的角度从左往右依次为30°、60°、90°、120°、150°，用于模拟浆液在不同方向裂隙中的扩散；在浆液通道4的另一侧也均匀分布有5个直径40mm的出浆口10，它们与浆液通道4之间的角度均为90°；每个出浆口10上都安装着阀门11。

所述葫芦管5一端的直径为40mm，连接在浆液通道4的出浆口10上，另一端的直径为20mm，连接在注浆腔中；葫芦管5上葫芦的直径最大为60mm，最小为20mm；葫芦管5总共有10个，这10个葫芦管5上的葫芦个数分别为1、2、3、4、4、4、4、4、4、5，用带有4个相同的葫芦但布置角度不同的葫芦管5模拟浆液在不同方向裂隙中的扩散，用不同的葫芦个数来模拟浆液扩散通道的裂隙大小。

所述压力表6和流速表7安装在葫芦管5上，用来检测葫芦管5中浆液的压力及流速，可以模拟并反映浆液在岩石裂隙中扩散的压力及流速大小。

一种基于上述的一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：向注浆腔a-3及注浆腔b-3中放入破碎的岩石，岩石的含量要大于注浆腔容量的三分之二并小于注浆腔的总容量；

步骤2：将葫芦个数均为4的5个葫芦管5的一端连接到浆液通道4上角度分别为30°、60°、90°、120°、150°的出浆口10上，另一端连接到注浆腔a-3上；将葫芦个数分别为1、2、3、4、5的5个葫芦管5的一端连接到浆液通道4另一侧的出浆口10上，另一端连接到注浆腔b-3上；

步骤3：用注浆泵1经注浆管2向浆液通道4中注入水泥—水玻璃浆液，观察并记录注浆管2、葫芦管5上压力表6和流速表7的读数。

技术特征：

技术总结
本发明涉及注浆参数检测的领域，具体是指一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法。解决了不能确定岩石裂隙中注浆参数问题，浆液通道的两端封口，浆液通道上方有一个注浆口，注浆口通过注浆管连接注浆泵并向浆液通道中注入浆液；浆液通道的下方设有的排浆口，浆液通道的一侧均匀分布有5个出浆口，该侧5个出浆口与浆液通道之间的角度从左往右依次为30°、60°、90°、120°、150°；浆液通道的另一侧也均匀分布有5个出浆口，该侧5个出浆口与浆液通道之间的角度均为90°，每个出浆口上都安装着阀门，注浆腔I和注浆腔II分别布置在浆液通道的两侧，出浆口通过葫芦管与两侧注浆腔I和注浆腔II连接。本发明可研究不同扩散方向对浆液压力及流速影响。

技术研发人员：廖俊杰;崔家庆;牛小红;冯国瑞;韩艳娜;姜海纳;宋诚;李振;王晓峰
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2018.09.14
技术公布日：2019.01.04