[发明专利]喷射注浆模拟实验装置及利用该装置形成固结体和检验喷嘴水力性能的方法

说明书

本发明提供了一种喷射注浆模拟实验装置及利用该装置形成固结体和检验喷嘴水力性能的方法，涉及岩土体加固技术领域，包括浆液供给组件和喷射浆液的喷嘴，以及将浆液从高压浆液供给组件输送到喷嘴的输浆管，喷嘴固定于升降机构上，喷嘴置于岩土层模拟箱中，喷嘴上还设置有驱动其转动的转动机构，通过升降机构和转动机构控制喷嘴的移动和转动，从而在实验室模拟实际的喷射注浆过程，以便形成不同形状的固结体。本发明可使原本处于地下不可视的喷射注浆过程变得可视化，为更好地研究喷射注浆加固岩土体的机理创造了必要的条件，从而解决了现有技术中喷射注浆施工质量难以把控的问题，为更好地实施喷射注浆作业提供科学的指导依据。

技术领域

本发明涉及岩土体加固技术领域，特别是涉及一种喷射注浆模拟实验装置及利用该装置形成固结体和检验喷嘴水力性能的方法。

背景技术

喷射注浆是结合静压注浆技术和水射流技术将水泥浆液或其它具有填充、胶结、固化性能的浆液注入到岩土层中的孔隙、裂隙或空洞中并使其扩散，经过一定时间后，浆液凝结硬化，以减少岩土层的渗透性和增加岩土层的强度及稳定性，从而达到对岩土层进行加固、防渗的目的。

喷射注浆可形成不同形状的固结体，这主要取决于喷射流的移动方向。根据喷射流移动的方向不同一般可分为：旋转喷射(旋喷)、定向喷射(定喷)和摆动喷射(摆喷)。旋喷法施工的关键步骤在于喷嘴一边喷射水泥浆一边旋转并提升，所形成的固结体呈圆柱状；定喷法施工的关键步骤在于喷嘴一边喷射水泥浆一边提升，喷射的方向固定不变，所形成的固结体呈板状或壁状；摆喷法施工的关键在于喷嘴一边喷射水泥浆一边提升，喷射的方向绕圆周呈较小角度的往复摆动，所形成的固结体呈较厚的墙状。

喷射注浆所形成的固结体直接关系到被加固土体的加固强度，由于野外实际的喷射注浆作业是在地下且不可视条件下实施的，为了检测喷射注浆的施工质量，通常会采用开挖检查、钻孔取样、标准贯入试验(SPT)、载荷试验、渗透试验等方法来获取固结体的性能指标参数，这些方法在野外现场实际操作上均较为复杂，如果可以在喷射注浆之前对喷射注浆的各工艺参数和喷射注浆对岩土体的加固机理有较为深入的认知，便可更加高效且高质量地实施喷射注浆作业。

此外，喷嘴是喷射注浆作业中的关键执行元件，其水力性能的优劣直接决定着喷射注浆作业的效率和质量，因而对喷嘴的内部流道结构进行优化，使用具有优异水力性能的喷嘴是十分必要的。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种喷射注浆模拟实验装置，使原本处于地下不可视的喷射注浆过程变得可视化，为更好地研究喷射注浆加固岩土体的机理创造了必要条件，解决了现有技术中喷射注浆施工质量难以把控的问题，为更好地实施喷射注浆作业提供了科学的指导依据。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种喷射注浆模拟实验装置，其包括浆液供给组件和喷射浆液的喷嘴以及将浆液从浆液供给组件输送到喷嘴的输浆管，喷嘴固定于升降机构上；浆液供给组件包括连通的搅拌机和储浆箱以及将储浆箱中的浆液进行抽吸并泵送到喷嘴中的注浆泵；

升降机构包括丝杠和驱动丝杠旋转的第一电机，丝杠的丝杠螺母上可拆卸连接有过渡接头组件，过渡接头组件包括与丝杠螺母连接的连接盘以及两端分别连接输浆管且中空的过渡接头，连接于过渡接头两端的输浆管分别为柔性输浆管和刚性输浆管，刚性输浆管远离过渡接头的一端连接有喷嘴。

进一步地，还包括岩土层模拟箱，岩土层模拟箱为顶部开口且底部密封的透明箱体，箱体内设置有盛装岩土层的岩土层腔，喷嘴置于岩土层腔中，喷嘴上还设置有驱动其转动的第一转动机构。在透明的箱体中填充岩土层来模拟待加固地层环境，透明的箱体利于观察、记录箱体中浆液的流动及固结情况。

进一步地，箱体为矩形箱体，箱体的侧壁上设置有活动门，活动门与箱体的相交处设置有密封件。密封件保证了活动门在关闭时箱体底部的密封性，活动门用于在向箱体中填充岩土层和对箱体中的固结体进行取样时打开，以方便操作，简化操作步骤。