[发明专利]模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种注浆试验装置及使用方法，属于岩土工程和矿业工程领域，具体是模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法。包括：可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体；本发明可以模拟在不同静水压力或无水条件下、裂隙无介质或介质充填条件下钻孔中浆液在平板裂缝中的流动规律，研究粘时变注浆浆液扩散半径与注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境之间的量化关系。

技术领域

本发明涉及一种注浆试验装置及使用方法，属于岩土工程和矿业工程领域，具体是模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法。

背景技术

在岩土体注浆工程中，常常会遇到节理、裂缝、断层、溶洞、岩溶管道等不良地质构造，这些构造控制着岩土的渗透性和强度，不仅影响工程的安全，也使得注浆工程变得复杂，使得注浆过程成为“黑箱”问题，给注浆参数设计、注浆材料选择、注浆效果检验等工作带来了严峻挑战，而室内可视化注浆模拟试验是最直观、有效的研究手段之一，可以通过调节影响注浆的主控因素：注浆介质、注浆材料、注浆参数、注浆环境、模型尺寸等，最大程度的还原现场注浆条件，获得不同条件下的浆液运移扩散规律，为注浆优化设计和现场施工提供有利支撑。

在注浆模拟试验研究方面，国内外学者已经做了大量的研究工作，如张霄等公开了一种倾角可变的模拟裂隙注浆模型试验平台的专利，用于模拟裂隙参数、浆液参数对动水条件下浆液扩散的影响；朱阳稳等公开了一种快速注浆单裂隙模拟实验装置的专利，用于快速模拟不同裂隙下注浆液的扩散规律；石银峰等公开了一种模拟不同填充物裂隙的动水注浆试验装置，用于研究渗流条件下填充裂隙内注浆时的浆液扩散规律；苏培莉等公开了一种多功能裂隙注浆实验室模拟装置及方法的专利，用于模拟注浆压力、动水流速、裂隙倾角、裂隙结构表面粗糙度、浆液粘度时变性等对浆液扩散的影响；

目前，使用单一平板裂隙模拟破碎岩土体内部优势裂隙面浆液扩散规律的实验最多，但该模拟实验依然有许多不足：1)缺少原岩或者人工原岩裂隙中浆液扩散运移规律的研究；2)缺少对含水层水环境压力的有效控制，现有的静水压力普遍较低，常通过定水头装置获取静水压力，远小于注浆压力；3)还未有模拟实验同时考虑注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境等多主控变量对浆液运移的影响。

因此，对现有技术中的裂隙注浆试验装置及方法进行改进，以满足不同应用场景的需求，是当前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置及方法，本装置可以模拟在不同静水压力或无水条件下、裂隙无介质或介质充填条件下水平定向顺层钻孔中浆液在平板裂缝中的流动规律，能够模拟浆液在人工原岩裂隙中的扩散，且研究粘时变注浆浆液扩散半径与注浆压力、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙粗糙度、浆液比重、水压力环境之间的量化关系。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种模拟多主控变量的可视化裂隙注浆试验装置，包括：

可视化裂隙注浆平台，包括一个由上盖层和下底板构成的带有密封空间的裂隙注浆装置，所述上盖层和下底板相对的一面分别设置有人工原岩贴膜，所述上盖层和/或下底板上设置有传感器、注浆孔；

注浆系统，与所述液体注入孔相连，用于向所述密封空间内注入浆体；