一种动水环境下注浆堵水实验方法及装置

本发明属于，注浆堵水实验领域，具体涉及一种动水环境下注浆堵水实验方法及装置。

背景技术：

1、由于地下空间施工的特殊性，在巷道掘进过程中，由于围岩压力的扰动变化，极易发生涌水现象，注浆技术是目前治理涌水难题的常用手段之一。通过注浆对涌水处进行封堵，快速有效控制涌水，然而由于浆液在地层中的扩散过程与规律难以直观描述，且注浆浆液受到动水的影响往往会对涌水治理产生不利的影响，因此开展相似模拟试验是研究注浆浆液扩散规律及注浆参数的重要手段，在相似理论的基础上确保相似模型与现场之间的匹配度较高，可提高试验的可行性。而现有的注浆实验设备往往存在以下缺点：

2、(1)在注浆工程进行时，往往被注岩土内存在着一定的地下水，地下水的流速、流向、流动方式及水压等因素都会对注浆效果产生印象，因此，在相似模拟实验时，研究动水注浆是必不可少的，而在现有的注浆相似模拟实验装置中，大多仅能研究不含动水的注浆。

3、(2)在现有的注浆相似模拟实验装置中，动水装置大多是密封的，无法直观的观察到浆液与动水在注浆介质中的动态作用规律，无法直观观察到动水随围岩压力变化产生裂隙，涌水突出的过程。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种动水环境下注浆堵水实验方法及装置，具体方案如下：

2、一种动水环境下注浆堵水实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1：将试验试样的两端分别设置于第一密封卡口和第二密封卡口内，随后对试验试样与第一密封卡口和第二密封卡口之间做进一步密封，将第一密封凹槽与第一凸起密封条卡合密封连接，第二密封凹槽与第二凸起密封条卡合密封连接，此时试验试样与侧边围板下部的底板接触；

4、s2：将盖板盖合在侧边围板上，并将上定位孔正对下定位孔，用螺杆穿入上定位孔和下定位孔，拧紧螺帽将盖板与支撑板的位置锁定；

5、s3：启动空气压缩机，并开启阀门，空气压缩机对储水箱充气将储水箱内水压入侧边围板内，随后开启水泵，水泵将侧边围板内的水经过滤箱抽入储水箱内，侧边围板内形成动水环境，并开启第二摄像头和第三摄像头，记录动水情况；

6、s4：通过液压管道对液压千斤顶充入液压油，液压千斤顶的伸缩端推动加压板向下运动，对试验试样进行挤压，试验试样中的应变片将压力信号上传分析，当压力信号开始改变时，对试验试样进行开挖，形成模拟巷道，当试验试样出现裂隙，水从裂隙涌出，进行模拟巷道时，记下此时的压力信号变化，并停止对液压千斤顶充入液压油，液压千斤顶的伸缩端不再向下延伸；

7、s5：从模拟巷道的入口端对试验试样进行开挖，形成能够插入注浆管的通道，直至该通道到达裂隙处，插入注浆管，并将插杆插入所述插筒内，第一摄像头对裂隙处涌水进行拍摄，将封堵浆液通过注浆管注入裂隙处，直到裂隙处的涌水被封堵不再流入模拟巷道内；

8、s6：通过分析第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头记录的动水情况，及分析应变片上传试验试样内部的压力变化情况，为井下巷道突水封堵提供参考。

9、进一步地，上述步骤s4可为，对试验试样进行开挖，形成模拟巷道，模拟巷道贯通试验试样，随后通过液压管道对液压千斤顶充入液压油，液压千斤顶的伸缩端推动加压板向下运动，对试验试样进行挤压，试验试样中的应变片将压力信号上传分析，当压力信号开始改变时，试验试样出现裂隙，水从裂隙涌出进入模拟巷道时，记下此时的压力信号变化，并停止对液压千斤顶充入液压油，液压千斤顶的伸缩端不再向下延伸。

10、具体地，本发明提供了一种动水环境下注浆堵水实验装置，包括：

11、动水生成系统，所述动水生成系统用于产生流动水；

12、实验支撑机构，所述实验支撑机构与所述动水生成系统管道连通；

13、压力加载机构，所述压力加载机构与所述实验支撑机构通过螺杆锁定连接，用于对试验试样加载竖向压力；

14、插杆，所述插杆与所述实验支撑机构活动连接，所述插杆上设置有至少一个第一摄像头，所述第一摄像头用于观察在压力加载机构施加压力作用下试验试样模拟巷道的渗水情况。

15、进一步地，所述动水生成系统包括空气压缩机、储水箱、水泵、过滤箱，所述储水箱分别与所述空气压缩机、过滤箱、实验支撑机构管道连通，所述水泵设置于所述储水箱和所述过滤箱连通的管道上，所述过滤箱与所述实验支撑机构管道连通，所述储水箱与所述空气压缩机连通的管道上设置有阀门和压力表。

16、进一步地，所述实验支撑机构包括侧边围板、第一密封块、第二密封块、底板、支撑板，所述侧边围板采用钢化玻璃制成，设置于所述支撑板上，且与所述支撑板之间密封，所述侧边围板上设置有第一凸起密封条、第二凸起密封条，所述第一密封块上设置有第一密封凹槽、第一密封卡口，所述第二密封块上设置有第二密封凹槽、第二密封卡口，所述试验试样的两端分别设置于所述第一密封卡口和所述第二密封卡口内，且试验试样与所述第一密封块和所述第二密封块密封连接，所述第一密封凹槽能与所述第一凸起密封条卡合密封连接，所述第二密封凹槽能与所述第二凸起密封条卡合密封连接，所述底板设置于所述侧边围板内，所述支撑板上设置有插筒和下定位孔，所述插筒与所述插杆活动连接，插杆插入所述插筒内，插杆上的第一摄像头能够延伸至所述模拟巷道内，所述螺杆一端设置于所述下定位孔内，另一端设置于所述压力加载机构上。

17、进一步地，所述支撑板上开设有第一聚水口和第二聚水口，所述第一聚水口和所述第二聚水口分别设置于所述试验试样两端的正下方，用于收集从试验试样的模拟巷道流出的水，所述第一聚水口和第二聚水口下方设置有用于收集水的接水盆。

18、进一步地，所述支撑板上还设置有第二摄像头、第三摄像头，所述第二摄像头和所述第三摄像头用于拍摄所述侧边围板内的动水情况。

19、进一步地，所述底板上设置有多个通水孔，所述通水孔贯通所述侧边围板内的水。

20、进一步地，所述压力加载机构包括液压千斤顶、盖板、加压板，液压千斤顶的固定端与所述盖板螺栓连接，所述液压千斤顶的伸缩端与所述加压板固定连接，所述盖板上设置有与所述下定位孔对应的上定位孔和用于液压管道穿过的液压管通孔，所述螺杆一端设置于所述下定位孔内，另一端设置于所述上定位孔内，将所述盖板与所述支撑板的位置锁定，当所述液压千斤顶工作时，所述加压板能对所述试验试样施加压力。

21、进一步地，试验试样内设置有多个应变片，所述应变片用于检测试验试样内的压力变化。

22、本发明的有益效果是：

23、1.通过模拟动水环境下对试验试样进行注浆，模拟巷道在围压的情况下发生断裂形成裂隙涌水，在进行注浆堵水时，能够直观地观测到动水对注浆堵水的影响。

24、2.侧边围板采用钢化玻璃制成，并使用第二摄像头和第三摄像头对侧边围板内的动水情况进行记录拍摄，通过第一摄像头对裂隙处的涌水情况进行记录拍摄，能够直观的观察到浆液与动水在试样中的动态作用规律。

25、3.通过在试验试样中设置应变片，在液压千斤顶的作用下，应变片能够检测到试验试样所受压力的变化，当试验试样产生裂隙时，通过应变片上传的信号变化，能够知道试验试样产生裂隙的时刻，便于了解试验试样内部压力的变化，直观观察到试验试样随围岩压力变化产生裂隙，涌水突出的过程。