[发明专利]多孔介质动水注浆装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔介质动水注浆装置及其方法。

背景技术

我国的水利水电工程、城市轨道交通及跨流域调水工程越来越多，各类工程建设中面临的地质条件日趋复杂，流砂、管涌、潜蚀、沉降变形等地质灾害时有发生，严重威胁了社会效益、工程安全以及生态环境。多年的工程实践表明，注浆法是治理各类地质灾害的有效技术手段，其具有加固岩土体结构、封堵水力通道、避免产生次生灾害等特点。目前，国内外学者研制了一系列的试验装置，一定程度上推动了注浆理论的发展，对工程实践提供了指导。

(1)中国专利CN 103411751A介绍了一种可视化交叉裂隙动水注浆试验装置及方法，包括浆液收集装置，还包括交叉裂隙平台，交叉裂隙平台包括支撑架、设置在支撑架上的交叉裂隙、设置在交叉裂隙试验室内壁的交叉裂隙、设置在交叉裂隙试验室内的流速传感器和压力传感器。还包括向交叉裂隙试验室注水的动水供水装置和向交叉裂隙试验室注浆的气压装置。

(2)中国专利CN 103573276A介绍了一种富水粉细砂地层动态化注浆施工方法，包括：根据地层及地下水情况将整个注浆范围由外至内依次分为止水区、止水加固区和加固区；检测地层参数进行施工准备；根据地层参数配制止水浆液，对止水区进行注浆止水；根据地层参数配制止水兼加固地层浆液，对止水加固区进行注浆止水并加固地层；根据地层参数配制加固地层浆液，对加固区进行注浆加固地层；对隧道待开挖区进行水压试验，检验渗透系数，并对土体强度进行检验，检查注浆效果。

(3)中国专利CN 103954432A介绍了一种倾角可变的模拟裂隙注浆模型试验平台，包括模拟裂隙、稳压水箱和可升降支座；其中，模拟裂隙包括两块玻璃板，下侧玻璃板上设有注浆孔，两块玻璃板之间填充多孔介质；稳压水箱与模拟裂隙的上侧玻璃板铰接，可升降支座固定在模拟裂隙的下侧玻璃板的下端，可升降支座包括连接盘、升降杆和底座，连接盘固定在模拟裂隙的下侧玻璃板上，升降杆固定在连接盘下端，升降杆另一端固定在底座上。

综合分析上述单位的试验装置，还存在以下不足之处：

1.仅能模拟单一平板裂隙或蒙特卡洛型交叉裂隙，不能模拟富水砂层之类的多孔介质动水注浆过程。

2.仅仅根据地层及地下水情况确定富水砂层的注浆方法，并不清楚浆液和动水的运移规律，难以实现理论突破。

3.试验装置尺寸固定，所承受的注浆压力较低，无法开展高压下浆液扩散规律的试验研究。

4.通常忽略试验装置边壁对浆液扩散的影响。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种多孔介质动水注浆装置及其方法，本装置可用于模拟多孔介质中动水、高压注浆过程，采集流场信息，研究注浆过程中浆液与动水的扩散规律，有利于确定浆液扩散规律与动水状态的定量关系，为工程实践提供指导。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多孔介质动水注浆装置，包括注浆装置、进浆舱室、钢管、出浆舱室、连接件、测压装置和流量测量装置，其中，注浆装置连接进浆舱室，进浆舱室通过连接件连接钢管一端，钢管的另一端通过连接件连接出浆舱室，进浆舱室与钢管的连接处和出浆舱室与钢管的连接处均设有过滤板，钢管上设置有测压装置，钢管中端内部设置有喷水器，喷水器连接进水管，进水管连接供水装置，出浆舱室设置的过滤板连接有螺杆，出浆舱室连接出浆管，出浆管上设置有流量测量装置。

所述螺杆上设置有下盘根盒。

所述钢管有多个，钢管之间通过连接件连接。

所述连接件为卡箍接头。

所述过滤板包括多孔板和滤网，其中，滤网设置在靠近钢管的一侧。

所述多孔板圆孔直径Φ＝2mm。

所述钢管外径Φ＝110mm，内壁进行磨砂处理且均匀涂抹黄油，采用钢环焊接式快速卡箍接头连接各单体柱形钢管。

所述喷水器外径为100mm。

所述喷水器为圆环状，其上间隔布置喷嘴。

所述注浆装置为注浆泵，注浆泵与进口舱室通过单向截止阀门和注浆管相连。

基于上述装置的安装方法，包括以下步骤：

(1)首先在钢管内壁均匀涂抹一层黄油和水泥的混合物，以消除装置的边壁效应；然后在钢管上安装压力表；

(2)通过卡箍接头将进浆舱室和钢管相连，同时填充多孔介质并振捣密实，随后，连接单体柱形钢管与填充材料依次进行，直至达到设计高度；

(3)在设计高度处将喷水器安装于钢管内壁，并通过进水管和单向截止阀将喷水器和供水装置连接；