[发明专利]岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透性试验装置与方法

说明书

本发明要解决的技术问题是提供岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透性试验装置与方法，能够模拟岛礁砂层地应力，便于进行注浆模拟及渗透系数试验，其包括模型试验箱、伺服应力加载系统和注浆储浆系统；所述模型试验箱包括支撑框架和盛砂筒，所述盛砂筒设置在所述支撑框架内部，所述盛砂筒是上部为开口的空心柱体结构，所述盛砂筒的侧壁沿着高度方向设有若干个出浆管；所述盛砂筒的开口处配合有轴压加载活塞板，所述盛砂筒的外壁上沿着高度设有多个围压加载环；所述注浆储浆系统的注浆口连通所述盛砂筒，所述伺服应力加载系统能控制所述轴压加载活塞板和围压加载环施加压力。本发明对岛礁不良地质灾害注浆治理起到了积极、科学的工程参考作用。

技术领域

本发明适用于岛礁岩土与地下工程灾害治理技术领域，具体涉及岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透性试验装置与方法。

背景技术

随着我国经济技术的高速发展，当今海洋资源开发与工程建设越来越多，出现了一系列岛礁富水钙质砂土地质工程问题。在工程建设期间，岛礁富水钙质砂土地层砂层胶结能力差、强度低，地层稳定性极差，且由于中国南海降雨量大，岛礁钙质砂渗透性好，未来工程荷载高，含水性和高荷载地应力及工程开挖等因素对于岛礁富水钙质砂物理力学特性的影响非常显著；与陆源砂相比，饱和富水钙质砂土层导致的灾害突然性及破坏性更大，岛礁地下水作用下具备很强流动性，隧道及地下工程开挖硐室常常发生突水、涌砂、流砂等地质灾害，且由于预警时间短，不能及时有效地预防灾害，极易引发围岩失稳破坏、隧道塌方、地表塌陷及地下水位下降等严重工程与环境问题，严重延误修建工期，威胁人员安全，造成财产损失，产生恶劣的社会影响。

注浆材料的渗透注浆可注性测试和渗透性测试，往往试验过程繁琐，试验误差较大，对于岛礁富水钙质砂土地层中注浆材料的可注性效果及加固效果没有相应的试验方法和评价指标。

因此，亟需提出一种适用于岛礁富水钙质砂土地层的渗透注浆试验装置，以弥补地下工程岛礁富水钙质砂土地层灾害治理注浆材料和技术的研究空白，以实现注浆材料的可注性分析与加固效果分析，以帮助实际工程确定合适的注浆材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透性试验装置与方法，能够模拟岛礁砂层地应力，便于进行砂土地层渗透注浆模拟及渗透系数试验。

本发明是通过以下技术方案实现的：

岛礁富水钙质砂土地层注浆模拟及渗透系数试验装置，包括模型试验箱、伺服应力加载系统和注浆储浆系统；

所述模型试验箱包括支撑框架和盛砂筒，所述盛砂筒设置在所述支撑框架内部，所述盛砂筒是上部为开口的空心柱体结构，所述盛砂筒的侧壁沿着高度方向设有若干个出浆管；

所述盛砂筒的开口处配合有轴压加载活塞板，所述盛砂筒的外壁上沿着高度设有多个围压加载环；

所述注浆储浆系统的注浆口连通所述盛砂筒，所述伺服应力加载系统能控制所述轴压加载活塞板和围压加载环施加压力。

进一步的，所述伺服应力加载系统包括轴压加载机构、围压加载机构及伺服加载装置；

所述轴压加载机构包括轴向液压伸缩装置和所述轴压加载活塞板，所述轴向液压伸缩装置贯穿安装在所述支撑框架的顶部，所述轴向液压伸缩装置的下端与所述轴压加载活塞板连接；

所述围压加载机构包括所述多个围压加载环和横向液压伸缩装置，每个围压加载环的外壁连接多个横向液压伸缩装置；

所述横向液压伸缩装置和轴向液压伸缩装置的输入端均连接在所述伺服加载装置上。

进一步的，所述轴压加载活塞板的下部设有圆盘形的凸起，所述凸起能够嵌入所述盛砂筒的开口内并能相对上下移动，所述凸起的边缘设有能与所述盛砂筒的内壁密封贴合的密封橡胶圈。

进一步的，还包括动荷载加载系统，所述动荷载加载系统包括振动台和振动发生装置，所述振动台设于所述盛砂筒的底部，所述振动发生装置的上端固定连接所述振动台，所述振动发生装置的下端安装在所述支撑框架的底部。