[发明专利]表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置和实验方法

权利要求书

1.表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，其特征在于：包括内部分段填装有不同粒径的充填介质(9)的实验管(3)，所述实验管(3)一端通过注浆管道(13)与注浆设备系统(11)连通，另一端通过导流管(15)连接渗滤液收集杯(6)；

不同粒径充填介质所在的实验管(3)上分别设有测试点(300)，所述测试点(300)设有可打开的取样管(16)，用于对实验管内部的充填介质取样测定孔隙度；

所述测试点(300)还连通设有三通管(17)，所述三通管(17)一端连通实验管(3)内腔，一端设置压力传感器(4)，一端通过集流阀(5)连通至分段渗滤液收集杯(6’)。

2.根据权利要求1所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述实验管(3)由若干段同轴的不锈钢筒拼接，每段不锈钢筒内填装同粒径分布的充填介质(9)，相邻不锈钢筒之间通过法兰(1)和封闭套环(8)密封固定，两端的不锈钢筒通过具有连接管口的法兰盘(1’)密封，并通过连接管口分别连接至注浆管道(13)和导流管(15)。

3.根据权利要求2所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述测试点(300)分别设置在每段不锈钢筒的中间位置。

4.根据权利要求1所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述实验管(3)和导流管(15)之间设置过滤网(7)。

5.根据权利要求1所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述注浆管道(13)上设有截止阀(10)。

6.根据权利要求1所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述取样管(16)通过螺纹连接实验管，且取样管(16)的管口设有螺塞(14)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，所述实验管(3)内部设置有连续的凹凸结构(302)。

8.表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验方法，其特征在于：采用权利要求1-6中任一项所述的实验装置，包括如下步骤：

步骤一：配置不同粘度的浆液，组配不同粒径分布的多孔隙介质作为充填介质(9)，然后将充填介质(9)分段装填到实验管(3)内，并将实验管(3)两端分别连接注浆设备系统(11)和渗滤液收集杯(6)；

步骤二：当注浆设备系统(11)的压力桶中的压力达到设定压力时，开启注浆管道(13)上的截止阀(10)；

步骤三：浆液在充填介质(9)中发生流动，隔一段时间T利用压力传感器(4)测得各测试点的扩散压力，同时在集流阀(5)处利用分段渗滤液收集杯(6’)收集各测试点的渗滤液并利用粘度计测试浆液粘度，接着打开取样管(16)对充填介质进行取样，测定对应测试点的充填介质孔隙度；

步骤四：重新更换充填介质并重复步骤一至步骤三，其中步骤三的测试时间逐步超过T，直至在设定的若干时段内，各测试点的扩散压力、浆液粘度以及充填介质孔隙度收集完毕；

步骤五：通过分析渗滤液的粘度和各个测试点的充填介质孔隙的变化特征，分析各测试点扩散压力演变的微观机理。

9.根据权利要求7所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验方法，所述充填介质(9)按照质量分维数原理组配成不同粒径分布的多孔隙介质。

10.根据权利要求7所述的表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验方法，步骤一中实验管(3)的分段装填充填介质的步骤如下：将位于实验管(3)末端的不锈钢筒末端通过法兰盘(1’)封闭，然后放置滤孔直径不超过充填介质的过滤网(7)，填充该段不锈钢筒对应的充填介质；接着通过法兰(1)和封闭套环(8)连接相邻的不锈钢筒，然后在连接的该段不锈钢筒填充对应的充填介质，直至所有不锈钢筒全部组装并填装充填介质完毕，接着将最后连接的不锈钢筒端部通过法兰盘(1’)封闭并固定，从而完成多孔隙的充填介质分段密封装填，最后连接实验管两端以及各个不锈钢筒测试点的管道。