[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

说明书

本发明公开了一种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，包括内部分段填装有不同粒径的充填介质的实验管，所述实验管一端通过注浆管道与注浆设备系统连通，另一端通过导流管连接渗滤液收集杯；不同粒径充填介质所在的实验管上分别设有测试点，所述测试点设有可打开的取样管，用于对实验管内部的充填介质取样测定孔隙度；所述测试点还连通设有三通管，所述三通管一端连通实验管内腔，一端设置压力传感器，一端通过集流阀连通至分段渗滤液收集杯。本发明是一种通过控制注浆参数(注浆压力、浆液粘度、注浆时间)，测定渗滤液的特性、充填介质的孔隙度和各测点的扩散压力来研究浆液在多孔隙介质扩散过程中压力变化微观机理的实验装置和实验方法。

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

近年来，我国的高速公路迅猛发展，截止到2013年12月，我国高速公路总里程已突破10万公里。然而在高速公路高速发展的同时，高速公路上的工程灾害也在不断涌现，如路基变形，路基沉陷以及坍塌等不良现象。传统的公路路面找平处治方式没有从源头上根除工程灾害；路基开挖治理方式，虽然可以从根本上解决路基灾害问题，但是成本消耗过高。由此看来注浆技术是处理高速公路工程灾害的最具有优势的治理方法。

浆液在多孔介质扩散过程中，由于注浆工程的隐蔽性，很难通过其他注浆参数来衡量注浆效果的好坏，目前最常用的是通过注浆源头的注浆压力和注浆量的大小来度量浆液充填的效果。这主要是由于随着浆液不断被充填到多孔介质中，会造成多孔介质的孔隙度减小，从而使得多孔介质的孔隙无法容纳后续源源不断的浆液，而外界注浆泵具有恒定的功率(提供恒定注浆流量)，此时注浆泵处的压力会逐渐升高。但是注浆压力增加到什么程度才对应最佳的注浆效果难以确定。

在工程实践中，一般根据经验来确定注浆结束时的注浆压力，一般取值为0.5MPa-1MPa。这使得注浆结束压力和注浆量没有具体的评判标准，使得注浆效果的评定具有很大的不确定性。若注浆结束压力设定值较小，会使得浆液扩散不到所需加固的区域或者加固强度不够；若注浆结束压力设定值过大，会使得土体应变过大，从而使得土体新产生的裂隙与原有的裂隙连通，造成浆液沿着原有的裂隙向不需要加固的地方流动，这在一定程度会造成不必要的浪费以及环境污染。因此，研究在不同注浆参数下浆液在多孔介质中扩散压力变化的微观机理对注浆理论的发展具有重大的意义，也会给注浆工程设计提供技术支撑。

然而，由于多孔介质的滤过效应和水泥浆液流体特性的影响，使得浆液扩散压力的变化规律变得更复杂。为此，大量学者对此开展了研究，如申请号为200610021638.9的中国专利文件公开的一种注浆扩散测试装置，申请号为201410805907.5的中国专利文件公开的一种岩土体中注浆浆液扩散范围测控方法，但是这些方法均不能从渗滤液流体特性和孔隙介质的结构特征方面体现浆液扩散压力演变的微观机理。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种通过测定注浆参数(注浆压力、浆液粘度、注浆时间)下，渗滤液粘度、试样的孔隙度以及不同点的扩散压力来研究在注浆过程中浆液扩散压力变化的微观机理，从而实现从微观角度来表征浆液扩散压力变化微观机理的实验装置和实验方法。

本发明采用如下技术方案实现：

表征注浆过程中扩散压力微观机理的实验装置，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’。