二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置的制作方法

本发明涉及隧道衬砌注浆施工试验测试领域，特别涉及二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置领域。

背景技术：

隧道建设在我国的交通土建领域占据越来越大的比例，2018年我国全面启动川藏铁路的规划建设，而川藏铁路中，隧道占比高达70％。在修建隧道时，一次注浆会在衬砌顶部留下较大的空洞，此时需进行二次衬砌的补充注浆。如果补充注浆对二次衬砌不能达到合格的填充效果，导致隧道拱顶不密实，引发“两层皮”现象。由于补充注浆的隐蔽性及不可见性，如何检验隧道补充注浆效果及如何改善隧道二次衬砌补充注浆技术成为隧道注浆工艺中的一道难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种采用简易的结构即可模拟隧道二次衬砌补充注浆时的各种工况条件及响应条件下二次衬砌补充注浆结果的二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置，应用于隧道二次衬砌补充注浆的效果指导。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置，包括：

透明腔室；

注浆通道，该注浆通道与透明腔室的出水口连通，用于向腔室内注入浆液；

排气通道，该排气通道与透明腔室连接，用于模拟隧道二衬完全封闭或未完全封闭条件；

筛网组件，该筛网组件设置有入口、出口和筛网，该筛网组件的入口与腔室连通，该筛网组件用于模拟隧道衬砌存在不同大小的缝隙时的泌水情况；

其中，上述透明腔室内设置有用于沿重力方向活动的活塞，上述活塞的上方腔体用于模拟隧道二衬的空腔，上述注浆通道的排浆口位于该空腔内，上述排气通道的进气口位于该空腔内，上述筛网组件与空腔连通。

使用时，在进行室内模拟注浆前，先将模拟注浆的条件进行设定。将需要注入的浆液从注浆通道向透明腔室的空腔中注入，通过调节活塞的高度，调节空腔大小，模拟隧道二衬的空腔体积。调整注浆通道的排浆口的高度，模拟不同注浆深度。调节出气口开关闭合状态，模拟隧道二衬完全封闭或未完全封闭条件。调节出水口4开关的开闭模拟是否存在隧道二衬缝隙的情况，适应可调节活塞在不同高度对应的衬砌缝隙。采用筛网组件模拟不同的隧道缝隙大小。进行以上调节后，开始进行注浆，控制设计注浆速度，达到目标压力时，停止注浆。此时可直接观测空腔内注浆饱满程度及注浆状态，并测量筛网组件出口的出水量。

本发明采用简易试验装置模拟隧道二次衬砌补充注浆时的各种工况条件及相应条件下二次衬砌补充注浆结果，对隧道二次衬砌补充注浆效果进行直观反映，有助于相关工程人员对相应工况条件下二次衬砌补充注浆效果进行初步了解，同时，可帮助研究人员研究改进各类工况条件下二次衬砌补充注浆方法，对工程实际起到指导作用。

进一步的是，上述透明腔室上设置有至少两个沿重力方向排列的出水口4，每个上述出水口4均与筛网组件连通。

这样可以更大范围的模拟不同高度对应的衬砌缝隙。

进一步的是，上述筛网组件包括与腔室的出水口连通的管体，上述管体上设置有用于将筛网置于管体内的筛网连接部。

在实际隧道二衬补充注浆施工中，情况多种多样，其中渗水缝隙也各不相同，所以需要对缝隙的模拟情况需要频繁的进行变换，所以在对隧道二衬缝隙进行模拟过程中，模拟缝隙的筛网板的更换需要一种更加方便的操作方式，所以本发明采用在管体上设置筛网连接部。

具体的是，上述管体上设置有安装槽，上述筛网连接部包括与安装槽适配的筛网安装座，该筛网安装座为与管体管壁契合的弧形结构，该筛网安装座的内侧设置有用于安装筛网的卡槽。这样实现对筛网的定位，也保障筛网安装不会发生偏移，通过设置上述的筛网安装座，需要更换筛网时，将筛网安装于筛网安装座上即可，然后将筛网安装座嵌入于安装槽中，完成筛网的更换，这样十分适应于隧道二衬补充注浆模拟实验对缝隙模拟情况的需要，更加轻松、方便的对筛网进行更换。

优选的，可以在管体、筛网安装座上设置锁扣，当筛网安装座完整的嵌入到管体上时即与管体合拢后，通过锁扣锁紧，为了提供筛网安装座与管体之间的密封，可以在筛网安装座的边沿位置套入密封垫。

进一步的是，上述筛网安装座上的一端与安装槽的一槽边铰接；或者，上述筛网安装座与管体为分体式结构。

进一步的是，上述出水口4连接有渗漏支管，上述渗漏支管均连接在一沿重力方向延伸的渗漏主管上，上述渗漏主管与筛网组件的入口连接。

进一步的是，二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置还包括设置有刻度的盛水槽，该盛水槽的上方开口用于与上述筛网组件的出口对应，以方便对透明腔室渗漏的水进行测量。

进一步的是，上述排气通道和注浆通道均可活动的穿设于活塞上，以方便对排气通道的进气口和注浆通道的出口的高度进行调节。

优选的，可以在排气通道、注浆通道与活塞之间设置密封圈以实现较好的密封。

优选的，上述排气通道的进气口与注浆通道的出口上设置直径大于其通道直径的凸缘，防止在对注浆通道或排气通道进行升降调节时，注浆通道或排气通道脱出上述的空腔。

进一步的是，上述透明腔室的壁上设置有用于检测上述空腔气压的压力检测装置，以在进行注浆时，方便操作者进行观测，保障试验的安全性、可靠性。压力检测装置可为压力表、压力检测仪等。

进一步的是，上述透明腔室的壁上设置有与上述空腔连通的气阀，用于在试验结束后释放空腔内部压力。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为用于说明本申请的二次衬砌补充注浆室内模拟试验测试装置的示意图；

图2为用于说明本实施例一的筛网组件的示意图；

图3为用于说明本实施例二的筛网组件管体的径向示意图；

图4为用于说明本实施例二的筛网组件的筛网安装座与管体展开时的轴视示意图；

图5为用于说明本实施例三的筛网组件管体的径向示意图；

图6为用于说明本实施例三的筛网组件的筛网安装座与管体展开时的轴视示意图；

图中标记：1-透明腔室、2-压力表、3-气阀、4-出水口、5-筛网组件、510-管体、511-安装槽、512-筛网安装座、513-锁扣、6-活塞、7-注浆通道、8-排气通道、9-实心调节棒、10-盛水槽、11-筛网、12-密封垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1和2，实施例一：一种隧道二衬补充注浆室内模块试验测试装置，包括透明腔室1，压力表2，气阀3，出水口4，筛网组件5，活塞6，注浆通道7，排气通道8，实心调节棒9和盛水槽10。上述透明腔室1内设置沿重力方向活动的活塞6，上述活塞6的上方腔体用于模拟隧道二衬的空腔，上述注浆通道7的排浆口位于该空腔内，上述排气通道8的进气口位于该空腔内，上述筛网组件5与空腔连通。

上述出水口4透明腔室1上设置有至少两个沿重力方向排列，每个上述出水口4均与筛网组件5连通。上述筛网组件5包括与腔室的出水口4连通的管体510，上述管体510上设置有用于将筛网11置于管体510内的筛网连接部。上述出水口4连接有渗漏支管，上述渗漏支管均连接在一沿重力方向延伸的渗漏主管上，上述渗漏主管与筛网组件5的入口连接。这里的管体510与透明腔室1的出水口4可以采用法兰连接。

盛水槽10的上方开口用于与上述筛网组件5的出口对应。上述排气通道8和注浆通道7均可活动的穿设于活塞6上，以方便对排气通道8的进气口和注浆通道7的出口的高度进行调节。可以在排气通道8、注浆通道7与活塞6之间设置密封圈以实现较好的密封。上述排气通道8的进气口与注浆通道7的出口上设置直径大于其通道直径的凸缘，防止在对注浆通道7或排气通道8进行升降调节时，注浆通道7或排气通道8脱出上述的空腔。

上述透明腔室1为高强透明玻璃制成下端开口的圆柱状厢体，形成注浆容器，能够实时反映注浆的饱满程度及注浆进度。

上述压力表2，设置于透明腔室1的顶面中心，采用普通压力测试计制成，用于测量装置内空腔压力大小。

上述气阀3，设置于透明腔室1的顶面，用于释放注浆完成后装置空腔内产生的压力。

上述出水筛口，设置于透明腔室1的侧面，由多个出水口4连通形成，终端出水口4与筛网组件5连接，用于模拟隧道衬砌存在不同大小的缝隙时的泌水情况。

上述筛网组件5包括多种不同目数的筛网11，用于模拟不同大小的隧道衬砌缝隙。

上述活塞6，设置于透明腔室1的内部，隔板由普通耐久材料制成，隔板由注浆通道7和排气通道8贯穿，并连接一根实心调节棒9，用于与透明腔室1形成封闭腔体，并控制上述空腔的体积。

上述注浆通道7，与活塞6相连，并贯穿活塞6，采用不锈铁管制成，用于注入浆液。

上述排气通道8，与活塞6相连，并贯穿活塞6，由开关控制其开闭状态，开关打开时，用于模拟注浆时隧道衬砌非完全封闭的情况，并可模拟漏气缺口在隧道二次衬砌中的垂直位置。

上述实心调节棒9，与活塞6垂直固接，用于移动活塞6的位置。

上述盛水槽10，放置于出水口4终端，用于盛载出水口4泌水，并可测量泌水体积。

在进行室内模拟注浆前，先将模拟注浆的条件进行设定。通过实心调节棒9调整活塞6的高度，调节空腔大小，模拟隧道二衬的空腔体积。调整注浆通道7及出气管10的高度，模拟不同注浆深度及漏气口高度。调节出气口开关闭合状态，模拟隧道二衬完全封闭或未完全封闭条件。调节出水口4开关的开闭模拟是否存在隧道二衬缝隙的情况，开闭不同高度的出水口4开关，适应活塞6在不同高度对应的衬砌缝隙。在筛网组件5中插入不同空隙大小的筛网11，模拟不同的隧道缝隙大小。进行以上调节后，开始进行注浆，控制设计注浆速度，观察压力表2，达到目标压力时，停止注浆。此时可直接观测空腔内注浆饱满程度及注浆状态，并测量盛水槽10中盛水体积。结束测试时，先打开气阀3释放空腔内部压力，再卸下活塞6，对隧道二衬补充注浆室内模块测试装置主体进行清洗，即可完成本装置测试及使用。

如图3和4，实施例二：在实施例一的基础上，上述管体510上设置有安装槽511，上述筛网连接部包括与安装槽511适配的筛网安装座512，该筛网安装座512为与管体510管壁契合的弧形结构，该筛网安装座512的内侧设置有用于安装筛网11的卡槽。上述筛网安装座512上的一端与安装槽511的一槽边铰接。这样实现对筛网11的定位，也保障筛网11安装不会发生偏移，通过设置上述的筛网安装座512，需要更换筛网11时，将筛网11安装于筛网安装座512上即可，然后将筛网安装座512嵌入于安装槽511中，完成筛网11的更换，这样十分适应于对隧道二衬补充注浆模拟实验的需要，更加轻松、方便的对筛网11进行更换。为了方便对筛网安装座512进行开合动作，可以在筛网安装座512外侧上设置把手或拉板。

优选的，可以在管体510、筛网安装座512上设置锁扣513，当筛网安装座512完整的嵌入到管体510上时即与管体510合拢后，通过锁扣513锁紧，为了提供筛网安装座512与管体510之间的密封，可以在筛网安装座512的边沿位置套入密封垫12。

即设置筛网安装座512的方式一种是采用将筛网安装座512铰接在管体510上，需要进行试验时，将筛网11安装在筛网安装座512上后，将筛网安装座512合拢即可，这样不仅方便、连为一体的结构也防止筛网安装座512的丢失；将筛网11安装在筛网安装座512可以在筛网安装座512内侧设置卡槽，将筛网11卡入，在轴向上限位，在径向方向上通过摩擦固定。

如图5和6，实施例三：与实施例二不同的是，述筛网安装座512与管体510为分体式结构。将筛网安装座512与管体510采用分体式结构，在需要进行试验时，将筛网安装后，在让筛网安装座512嵌入到安装槽511中，采用该种方式，可避免筛网安装座512与管体510的连接带来的连接部件问题。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。