[发明专利]静水与动水条件下可视化变开度裂隙注浆试验装置及方法

说明书

本发明公开一种静水与动水条件下可视化变开度裂隙注浆试验装置及其使用方法，装置包括注浆试验平台，数据采集装置，供水装置，连接管路。注浆试验平台包括裂隙上下盘面，裂隙开度调节块，密封橡胶圈，储水盒。注浆试验平台各组件通过螺栓相连接，供水装置与注浆试验平台通过连接管路串联连接。注浆试验平台的裂隙上下盘面由钢化玻璃制成，裂隙上下盘面尺寸完全相同，且裂隙上盘面预留注浆孔与传感器布设孔位。裂隙开度调节块用于调节裂隙开度大小，分别放置在裂隙上下盘面的四个角上。密封橡胶圈与储水盒通过螺栓固定在裂隙上下盘面的侧面。连接管路由钢丝管、进水量调节阀门、转接阀门及流量计组成。钢丝管分别连接储水盒与流量计，通过转接阀门后连接至水箱上。

技术领域

本发明涉及一种用于静水与动水条件下的裂隙注浆试验装置，具体涉及一种可同时实现静水与动水两类水利条件下裂隙渗透注浆的试验装置及使用方法。适用于模拟以平面径向流扩散方式下的静水注浆与以U型扩散方式下的动水注浆。

背景技术

注浆技术是一种有效解决地下工程中水灾害问题常用手段。尤其是针对地下工程修建过程中出现的突涌水灾害与运营期内出现的衬砌渗漏水灾害，注浆技术具有显著优势。实用性强、工况模拟种类多，试验参数获取简便的裂隙注浆模型试验装置已成为注浆堵水理论研究必不可少的工具。尽管裂隙注浆模拟试验平台以及系统方面，大量专家学者开展了研发工作，但依旧存在一下问题尚未解决：

(1)受设计尺寸的限制，存在一定边界效应，无法研究静水条件下浆液以平面径向流方式扩散时的注浆扩散规律，包括浆水混合后注浆压力的变化，浆液压力衰减等。

(2)模拟工况单一，无法满足浆液在不同裂隙开度、静水压力及动水流速等多种工况下的模拟，无法获取对应工况下浆液的运移、沉积及渗滤规律。

(3)裂隙均由光滑平行板组成，设置监测点较少，无法获取浆液整个流场与压力场的信息。

综上，研发一款能够模拟多种裂隙开度、静水压力及动水流速等多种工况的裂隙注浆模型试验装置对于推动裂隙注浆理论的发展具有重大意义。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出一种静水与动水条件下可视化变开度裂隙注浆试验装置及其试验方法。该系统可实现浆液在静水裂隙内以平面径向流方式的注浆模拟以及在动水裂隙内以U性扩散方式的注浆模拟。同时，试验装置的裂隙平台部分，裂隙开度可精确调节。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静水与动水条件下可视化变开度裂隙注浆试验装置，包括注浆试验平台、数据采集装置、供水装置和连接管路；

所述注浆试验平台包括裂隙上盘和裂隙下盘、裂隙开度调节块、密封橡胶圈和储水盒；所述的裂隙上盘和裂隙下盘形状和大小完全相同，上下对称设置，两者之间形成间隙，所述的裂隙开度调节块位于裂隙上盘和裂隙下盘的四个角上，密封橡胶圈用于密封裂隙上盘、裂隙下盘和裂隙开度调节块形成的四周间隙，在裂隙上盘、裂隙下盘组合后结构的四个侧面分别设置一个储水盒，所述的储水盒通过连接管路与供水装置相连，且在所述的裂隙上盘的上部设有数据采集装置和注浆孔位。

所述注浆试验平台的裂隙上下盘面由钢化玻璃制成，裂隙上下盘面尺寸完全相同，均为200cm×200cm×5cm的正方形，以保证浆液有足够的扩散空间。

进一步的，在所述裂隙上盘中心位置预留所述的注浆孔位。

进一步的，所述的数据采集装置包括压力变送器和流速传感器，所述裂隙上盘预留传感器布设孔位，用于连接压力变送器与流速传感器，便于获取浆液扩散过程中的压力场数据。

进一步的，所述的传感器布设孔位关于正方形裂隙盘的边长中线对称分布。

进一步的，所述裂隙上下盘的四个侧面均有螺纹孔，作为固定储水盒与密封橡胶圈的孔位。