一种模拟注浆的试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种试验装置，尤其是模拟注浆的试验装置。

背景技术：

建筑构筑物中含ca(oh)2的水分由毛细孔向外迁移至外露面，和co2反应失水沉淀形成泛碱。砂浆中未充分完全水化的水泥颗粒，长期处于干湿循环的环境或遇水浸泡、受潮时砂浆中的ca(oh)2也会由毛细孔向外迁移，和co2反应失水沉淀形成泛碱。因受风化程度等因素影响，同一区域全风化花岗岩含水率、黏土含量存在较大差异。根据响应面法分析注浆压力、全风化花岗岩地层初始含水率、黏土含量3个因素与土体抗崩解特性及抗压强度的作用关系，提出该地层注浆加固参数设计方法。响应面法（responsesurfacemethodology，rsm）是一种综合试验设计和数学建模的优化方法，通过对具有代表性的局部各点进行试验，回归拟合全局范围内因素与结果间的函数关系，并且取得各因素最优水平值。根据现场取样测试所得参数，土体密度设计为1.97g/cm³；初始含水率水平设计值为8%、14%、20%；黏土含量水平设计值为12%、20%、28%（将粒径小于0.075mm的土样定义为黏性土颗粒，大于0.075mm的土样定义为砂土）。对土体进行注浆试验，则需要一种注浆试验装置辅助进行试验。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种模拟注浆的试验装置，能够迅速完成土体注浆，并且具有使用简便的特点。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的。

一种模拟注浆的试验装置，包括试验架以及固定在试验架的试验筒、压力机构，所述试验筒底部安插设置有注浆管的输出端，所述试验筒顶部具有可打开/闭合的盖体，所述盖体贯穿设置有至少两个位置对称的导向杆，所述导向杆的底端固定连接有平行于盖体的压板，所述导向杆的顶端固定有受力板，所述压力机构对所述受力板施加压力以驱使所述压板挤压所述试验筒内的试验土体。

通过设置压板对试验土体进行挤压，能够提高浆液在试验土体的渗透速度，实现快速注浆的技术目的，同时压板设置在试验筒中，也不会出现浆液渗漏等问题。

进一步地，所述压力机构包括架体、顶板、至少两个千斤顶，所述架体的底部固定连接在所述试验架，所述顶板水平设置并且固定在所述架体的顶部，所述千斤顶的数量、位置对应所述受力板，所述千斤顶的底座固定在所述顶板的底面，所述千斤顶的输出端可抵至所述受力板。

使用千斤顶作为对受力板施加压力，操作较为简便，同时便于控制施加力度，可以采用逐步增大压力的方式进行操作，从而避免一次性施加过大压力对试验土体产生结构损伤，影响注浆。

进一步地，所述导向杆位的顶部固定有支撑板，所述支撑板的顶面对称设置有多个支撑柱，所述支撑柱的顶端固定连接在所述受力板的底面。

设置支撑板以及支撑柱，可平衡均匀对受力板的作用力，避免受力板受力出现偏斜从而导致受力板弯曲倾斜的情况。

进一步地，还包括浆液储备槽，所述注浆管的输入端位于所述浆液储备槽内，所述注浆管装配有注浆泵。

进一步地，所述注浆管安装有压力表。

进一步地，所述浆液储备槽内设置有搅拌桨，所述搅拌桨连接有驱动电机。

进一步地，所述盖体的中心处设置有出水管，所述出水管竖直贯穿所述盖体以及所述压板，所述出水管位于所述盖体上方的部分设置有一段缓冲段，所述缓冲段的直径大于所述出水管，所述缓冲段设置有透明的观察窗口。

设置出水管以及缓冲段，并通过观察窗口即可观察到是否有液体溢出，从而判断试验土体是否完成注浆。

进一步地，所述出水管的底端设置有防止土体堵塞的过滤钢网。

进一步地，所述注浆管的输出端固定连接有喷浆管，所述喷浆管的直径由底部至顶部逐渐减小，所述喷浆管的管身均匀分部设置喷浆孔。

喷浆管的结构设置可以使得浆液能够均匀快速地在试验筒底部进行扩散，提高了浆液在试验土体中的渗透速度。

本实用新型的有益效果：

通过设置压板以及压力机构，对试验土体实施挤压，能够使得试验土体快速被浆液渗透，并且通过注浆管、喷浆管的设置，可以使得浆液在试验土体的底部迅速扩散，两者结合实现了迅速完成试验土体灌浆的技术效果，整体结构设计较为巧妙，使用较为简便。

附图说明

图1为模拟注浆的试验装置的结构示意图；

图2为喷浆管的结构示意图；

图3为试验土体取样示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施案例1：

参照图1、图2，模拟注浆的试验装置，包括试验架1、试验筒2、压力机构。所述试验筒2固定安装在所述试验架1的顶面，可在所述试验架1的顶面设置一圈凸缘11，将所述试验筒2嵌入固定在所述凸缘11围绕的范围内，以固定所述试验筒2的位置，避免出现试验筒2在导入试验土体100时在水平方向出现的晃动。设置注浆管3穿过所述试验架1的顶面并且安插入所述试验筒2的底部，所述试验筒2的底部在安插所述注浆管3的位置开设与所述注浆管3口径匹配的通孔，并且在通孔处设置密封橡胶圈，以避免在所述注浆管3注浆时发生浆液渗漏的问题。在所述注浆管3的输出端，即所述注浆管3插入所述试验筒2内的端口固定连接有喷浆管4，所述喷浆管4用以将所述注浆管3输送的浆液喷洒出，对于所述喷浆管4，所述喷浆管4的直径由底部至顶部逐渐减小，所述喷浆管4的管身均匀分部设置喷浆孔4-a，这种结构设置可以使得喷浆管4能够均匀地将浆液由所述试验筒2的底部向各个方向进行喷射，提高了浆液在试验土体中的渗透速率。所述喷浆管4的高度设置在10cm-15cm，底部的直径设置在3cm-5cm，顶端的直径设置在1cm-2cm，整体成倒置的锥形结构，喷浆孔4-a的直径设置在0.3-0.5cm。

所述试验筒2顶部具有可打开/闭合的盖体21，所述盖体21设置为边缘的一侧铰接在所述试验筒2侧壁的顶部，所述盖体21边缘对应的另一侧设置密封搭扣22，向所述试验筒2注入试验土体时，打开所述密封搭扣22，翻转所述盖体21，注入完成后盖上盖体21将所述密封搭扣22锁死即可。所述盖体21贯穿设置有两个位置左右对称的导向杆52，所述导向杆52的底端固定连接有平行于盖体21的压板51，所述压板51用于挤压所述试验筒2内的试验土体，所述板体的面积设置为所述试验筒2横截面积的4/3-3/2即可，所述板体至所述盖体21的高度在5cm左右，因此在注入试验土体时需注意试验土体的注入量。

所述导向杆52的顶部固定有支撑板53，所述支撑杆的顶面对称设置有两个支撑柱54，并且两个所述支撑柱54关于所述支撑板53对称，所述支撑柱54的顶端固定连接有所述受力板55，所述受力板55受所述压力机构施加压力，即可驱使所述压板51挤压所述试验筒2内的试验土体。通过所述支撑板53以及两个所述支撑柱54，避免出现压力机构作用力偏斜导致的所述受力板55弯曲倾斜，即能够确保所述压板51能够正常对试验土体进行挤压。

对于压力机构，所述压力机构包括架体61、顶板62、两个千斤顶63，所述架体61的底部固定连接在所述试验架1，所述顶板62水平设置并且固定在所述架体61的顶部，两个所述千斤顶63的位置对应两个所述受力板55，所述千斤顶63的底座固定在所述顶板62的底面，所述千斤顶63的输出端可抵至所述受力板55。

所述盖体21的中心处设置有出水管71，所述出水管71竖直贯穿所述盖体21以及所述压板51，所述出水管71位于所述盖体21上方的部分设置有一段缓冲段72，所述缓冲段72的直径大于所述出水管71，所述缓冲段72设置有透明的观察窗口72-a。所述注浆管3以及所述喷浆管4向所述试验筒2底部注入浆液后，调控所述千斤顶63，驱使所述压板51对试验土体进行挤压，并观察所述观察窗口72-a，当观察到所述缓冲段72浮现液体后，说明浆液已经渗透整个试验土体，即可停止注浆，完成了注浆试验。

另外，所述出水管71的底端设置过滤钢网71-a，设置过滤钢网71-a主要是为了防止试验土体淤积在所述出水管71底端，从而影响液体进入出水管71导致无法判断是否完成注浆。

设置有浆液储备槽81，所述注浆管3的输入端位于所述浆液储备槽81内，所述注浆管3装配有注浆泵31，并且所述注浆管3安装有压力表32，通过压力表32即可观察到所述注浆管3内的水压，通过调节所述注浆泵31从而控制注浆强度。

另外，在所述浆液储备槽81内设置有搅拌桨82，所述搅拌桨82连接有驱动电机83，通过设置搅拌桨82对所述浆液储备槽81内的浆液进行搅拌，从而使得浆液均匀，并且避免所述浆液储备槽81底部的淤积现象。

实施案例2：

对实施案例1完成注浆的试验土体的压密区进行取样，取样方式如图3所示，测试其抗崩解特性、抗压强度。

崩解试验、无侧限单轴压缩试验按土工试验规程进行，崩解试验每5s读数一次，其中崩解试验中当浮筒刻度读数相隔10min不变时停止试验。无侧限抗压强度试验采用长春市朝阳试验仪器有限公司制造的gaw–1000的微机控制电液伺服岩石刚性试验机，在无侧向压力条件下，采用位移作为加载控制方式，加载速度为1mm/min。

试验流程：

响应面法的基本思想是通过一系列确定性试验，用多项式函数来近似隐式极限状态函数，本质上为一套统计方法。运用响应面法设计的试验共17组（为保证试验准确性，5号试验重复5组），试验结果如下表所示。利用design–expert软件对表2-3中的试验结果进行回归拟合，即得到全风化花岗岩土样崩解时间的响应面函数，见式（1）-（2）。

y1=-0.33469-0.20808x1+0.0426x2+0.0396x3+0.0004x1x2+0.0012x1x3+0.0002x2x3+0.124x1²1-0.0016x2²-0.0009x3²式（1）

y2=-1544.03-1565.08x1+2014.19x2+160.33x3+2.92x1x2+14.38x1x3+0.52x2x3+796.5x1²1-6.34x2²-3.51x3²式（2）

试验结果

对上述回归模型进行方差分析。注浆后全风化花岗岩试样抗崩解特性及抗压强度所选用的二次回归模型效果均非常显著（p均<0.05）。

其中，拟合度分别为0.9288、0.9342，p值的失拟值分别为0.742和0.465（不显著），这说明注浆后全风化花岗岩试样抗崩解特性及抗压强度预测值与实测值之间具有良好的拟合优度，可用于注浆后全风化花岗岩加固效果的分析及预测。

x1、x2的p值（显著性分析）均小于0.05，即注浆压力和初始含水率对全风化花岗岩的抗压强度具有显著影响。由p值分析可知，3种因素对注浆后全风化花岗岩抗压强度影响作用的大小顺序为注浆压力>初始含水率>黏土含量。

x1、x2、x3的p值（显著性分析）均小于0.05，即注浆压力、初始含水率和黏土含量对全风化花岗岩的崩解特性具有显著影响。由p值分析可知，3种因素对注浆后全风化花岗岩崩解特性影响作用的大小顺序为注浆压力>黏土含量>初始含水率。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。