本發(fā)明涉及巖土工程專(zhuān)業(yè)室內(nèi)注漿試驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)迅猛發(fā)展，地下工程日益增多，國(guó)際上更是把21世紀(jì)作為人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用地下空間的世紀(jì)，但同時(shí)，在工程施工中，經(jīng)常遇到富水且承載力較差的軟弱土層，這些軟弱土層給工程施工帶來(lái)極其不利的影響，在施工前需對(duì)這些土層進(jìn)行止水加固處理。

比較理想的治理水的方法之一就是注漿法，其施工方便，成本低廉，在巖土工程施工中應(yīng)用廣泛，如地基處理、基坑周邊土體加固、隧道超前注漿加固以及礦建中的巷道注漿加固等等。注漿法的原理是利用壓力將能夠固結(jié)的漿液通過(guò)鉆孔注入巖土空隙或者建筑物的裂隙中，漿液在地層中擴(kuò)散，與地層介質(zhì)顆粒膠結(jié)并固化，使土體的力學(xué)性能得到改善。其中的關(guān)鍵在于注漿材料的選用，在施工前均需對(duì)各種漿材的可注性和注漿效果進(jìn)行測(cè)試，室內(nèi)模擬試驗(yàn)是有效的方法，可以準(zhǔn)確的測(cè)試漿材的滲透性、膠凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、黏度和結(jié)實(shí)率等各項(xiàng)指標(biāo)。

現(xiàn)有的試驗(yàn)注漿設(shè)備，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?01510708332.X，專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三維注漿試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法)實(shí)現(xiàn)了在承壓狀態(tài)下的注漿，消除了裝置的邊壁效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)注漿，并利用滲壓傳感器對(duì)注漿全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，且注漿過(guò)程可連續(xù)開(kāi)展；又如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?01410125808.2，專(zhuān)利名稱(chēng)：室內(nèi)注漿模型試驗(yàn)用穩(wěn)壓注漿泵及其安裝和使用方法)克服了傳統(tǒng)注漿試驗(yàn)漿液流量大、壓力不可控的缺點(diǎn)，為注漿提供穩(wěn)定平緩的壓力，泵速較低且流量可控，提高了室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度；再如中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?01320064288.X，專(zhuān)利名稱(chēng)：室內(nèi)模擬注漿試驗(yàn)裝置)模擬了現(xiàn)場(chǎng)砂在不同注漿壓力、注漿量和漿液條件下的注漿情況，能夠分析注漿參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系和注漿效果。

上述現(xiàn)有的注漿模擬實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜，考慮因素很多，包括實(shí)際地層土壓力和空隙水壓力以及注漿壓力的穩(wěn)定等等，在實(shí)驗(yàn)室取得了很廣泛的應(yīng)用，獲得了重要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和參數(shù)，是較為精確的實(shí)驗(yàn)裝置，但安裝復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)條件苛刻，對(duì)試驗(yàn)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平要求較高，在現(xiàn)場(chǎng)施工條件下、設(shè)備較為簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室中或者對(duì)于注漿的專(zhuān)業(yè)知識(shí)較為缺乏的一般施工人員，往往難以實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的精確操作使用，因此，需要一種簡(jiǎn)易的注漿室內(nèi)模擬試驗(yàn)裝置，來(lái)滿足施工現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室的設(shè)備需求，以檢測(cè)漿液的可注性，完成漿液的性能對(duì)比等工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的遺漏與不足，本發(fā)明提供了一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置及其使用方法，所提供的方案簡(jiǎn)易可行，能夠檢測(cè)漿液的可注性，完成漿液的基本性能測(cè)試和多種漿液性能的比較等工作。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置，包括注漿滲透裝置、注漿筒、空壓機(jī)、壓力表、高壓軟管、氣壓管、量筒和支架，所述注漿筒通過(guò)所述高壓軟管連接所述注漿滲透裝置，所述注漿筒再通過(guò)所述氣壓管連接所述空壓機(jī)，所述壓力表套裝在所述注漿筒上。

進(jìn)一步的，所述注漿滲透裝置，包括硬質(zhì)塑料管、進(jìn)漿閥、泄流閥、孔軟木塞、PVC水管和注漿體，所述硬質(zhì)塑料管外直徑為75-85mm，內(nèi)直徑為65-75mm，厚度為10mm；所述注漿體充填滿所述硬質(zhì)塑料管；所述進(jìn)漿閥和泄流閥，分別安裝在所述PVC水管上，所述PVC水管套入所述帶孔軟木塞的孔內(nèi)并密閉良好，將所述進(jìn)漿閥、泄流閥、PVC水管和帶孔軟木塞組裝好的整體分別套裝入所述硬質(zhì)塑料管的兩端并密封連接部位；所述PVC水管孔徑20-30mm，所述帶孔軟木塞的孔口直徑為20-30mm，所述帶孔軟木塞的工作內(nèi)徑為65-75mm。

進(jìn)一步的，所述注漿筒通過(guò)所述高壓軟管連接所述注漿滲透裝置，所述注漿筒為圓柱形鋼筒，高度為400-500mm，直徑為200-250mm，厚度為2-4mm，所述注漿筒上部開(kāi)有上部連接孔和注漿孔，直徑為5-10mm，所述上部連接孔用于連接所述氣壓管，所述注漿孔用于試驗(yàn)中漿液的注入，在漿液通過(guò)所述注漿孔注入所述注漿筒后，清洗干凈所述注漿孔，此時(shí)套裝所述壓力表，所述注漿筒下部開(kāi)有下部連接孔和排水孔，直徑為5-10mm，所述下部連接孔用于連接所述高壓軟管，所述排水孔用于試驗(yàn)中的排水。

進(jìn)一步的，所述注漿筒通過(guò)所述氣壓管連接所述空壓機(jī)，通過(guò)所述注漿孔連接所述壓力表，所述空壓機(jī)的最大設(shè)計(jì)壓力值為0.8MPa，所述空壓機(jī)的型號(hào)為W-0.74/14-W-0.9/7，所述壓力表的量程為0～1.6MPa。

進(jìn)一步的，所述高壓軟管的規(guī)格型號(hào)能夠與所述注漿筒下部連接孔和所述注漿滲透裝置中的所述進(jìn)漿閥密封連接，所述高壓軟管的主要材料為橡膠管，管徑為4-9mm；所述氣壓管的規(guī)格型號(hào)能夠與所述注漿筒上部連接孔和所述空壓機(jī)密封連接，所述氣壓管的主要材料為PVC軟管，管徑為4-9mm。

進(jìn)一步的，所述量筒有5-8個(gè)，所述量筒的量程為1000mL，所述量筒設(shè)置在所述注漿滲透裝置下端部的正下方，用于量取所述注漿滲透裝置中的泄流量。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供一種如上所述的一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟1)：裝置安裝，將所述注漿滲透裝置中的所述硬質(zhì)塑料管裝滿試驗(yàn)測(cè)試用土，后將裝置各部件安裝固定于所述支架上，其中所述注漿筒通過(guò)所述高壓軟管連接所述注漿滲透裝置，所述注漿筒再通過(guò)所述氣壓管連接所述空壓機(jī)同時(shí)套裝所述壓力表；

步驟2)：試驗(yàn)準(zhǔn)備，開(kāi)啟所述注漿滲透裝置中的所述進(jìn)漿閥和泄流閥，通過(guò)所述注漿孔在所述注漿筒中注入約2/3所述注漿筒高度的水，使水能夠通過(guò)所述高壓軟管、進(jìn)漿閥和PVC水管在裝滿試驗(yàn)測(cè)試用土的所述硬質(zhì)塑料管內(nèi)自由滲透，直到水從所述硬質(zhì)塑料管另一端的所述泄流閥流出，隨后關(guān)閉所述進(jìn)漿閥和泄流閥，檢查注漿管路系統(tǒng)的密封性，然后打開(kāi)所述注漿筒下部的排水孔，使所述注漿筒內(nèi)多余的水排出；

步驟3)：試驗(yàn)過(guò)程和記錄數(shù)據(jù)，打開(kāi)所述進(jìn)漿閥、泄流閥和空壓機(jī)，把攪拌好的漿液倒入所述注漿筒內(nèi)，開(kāi)始注漿，本試驗(yàn)由三個(gè)人共同完成，一個(gè)人負(fù)責(zé)調(diào)整控制所述空壓機(jī)和記錄所述壓力表的讀數(shù)，一個(gè)人負(fù)責(zé)記錄時(shí)間，一個(gè)人負(fù)責(zé)用所述量筒量取所述注漿滲透裝置中的所述泄流閥流出的泄流量，每隔一定的時(shí)間間隔，即更換所述量筒，完成一次一定時(shí)間內(nèi)泄流量的記錄，直至所述泄流閥無(wú)泄流時(shí)停止試驗(yàn)，本試驗(yàn)需要記錄的參數(shù)有三個(gè)，分別為注漿壓力、泄流量和時(shí)間。

步驟4)：試驗(yàn)效果，試驗(yàn)結(jié)束后，拆除所述注漿滲透裝置，觀察在所述硬質(zhì)塑料管內(nèi)試驗(yàn)用土的注漿效果。

本發(fā)明的上升技術(shù)方案的有益效果如下：

(1)本發(fā)明有效彌補(bǔ)了在模擬現(xiàn)場(chǎng)不同土質(zhì)、漿液和注漿壓力條件下缺少試驗(yàn)設(shè)備的缺陷，利用該試驗(yàn)裝置可有效檢測(cè)漿液的可注性及注漿效果。檢測(cè)比較相同漿液的最佳注漿壓力和注漿時(shí)間，操作方便，簡(jiǎn)易可行，實(shí)用性強(qiáng)，造價(jià)低廉，流程簡(jiǎn)單，能夠廣泛應(yīng)用于各類(lèi)滲透注漿的施工現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置示意圖

圖中，1：注漿滲透裝置；2：注漿筒；3：空壓機(jī)；4：壓力表；5：高壓軟管；6：氣壓管；7：量筒；8：支架

圖2為本發(fā)明一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置中注漿滲透裝置示意圖

圖中，11：硬質(zhì)塑料管；12：進(jìn)漿閥；13：泄流閥；14：帶孔軟木塞；15：PVC水管；16：注漿體；

圖3為本發(fā)明一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置中注漿筒示意圖

圖中，21：上部連接孔；22：注漿孔；23：下部連接孔；24：排水孔

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

結(jié)合附圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供了一種注漿室內(nèi)模擬試驗(yàn)裝置，如圖1，包括注漿滲透裝置(1)、注漿筒(2)、空壓機(jī)(3)、壓力表(4)、高壓軟管(5)、氣壓管(6)、量筒(7)和支架(8)，注漿筒(2)通過(guò)高壓軟管(5)連接注漿滲透裝置(1)，注漿筒(2)再通過(guò)氣壓管(6)和壓力表(4)連接空壓機(jī)(3)，空壓機(jī)(3)的最大設(shè)計(jì)壓力值為0.8MPa，所述空壓機(jī)(3)的型號(hào)為W-0.74/14-W-0.9/7，壓力表(4)的量程為0～1.6MPa，量筒(7)的量程為1000mL。

如圖2，所述滲透裝置(1)包括硬質(zhì)塑料管(11)、進(jìn)漿閥(12)、泄流閥(13)、帶孔軟木塞(14)、PVC水管(15)和注漿體(16)，硬質(zhì)塑料管(11)外直徑為75mm，內(nèi)直徑為65mm，厚度為10mm，注漿體(16)裝滿硬質(zhì)塑料管(11)，進(jìn)漿閥(12)和泄流閥(13)安裝在PVC水管(15)上，PVC水管(15)通過(guò)帶孔軟木塞(14)的孔洞并密封連接部位，帶孔軟木塞(14)安裝在硬質(zhì)塑料管(11)的兩端并密封連接部位；所述PVC水管(15)的孔徑為20-30mm；所述帶孔軟木塞(14)的孔口直徑為20-30mm，軟木塞的工作內(nèi)徑為65-75mm。

如圖3，注漿筒(2)為圓柱形鋼筒，高度為400mm，直徑為200mm，厚度為3mm，注漿筒(2)上部開(kāi)有上部連接孔(21)和注漿孔(22)，直徑為10mm，上部連接孔(21)用于連接氣壓管(6)，氣壓管(6)的主要材料為PVC軟管，管徑為4-9mm，注漿孔(22)用于試驗(yàn)中漿液的注入，注漿完成后清洗干凈孔口，套裝壓力表(4)，注漿筒(2)下部開(kāi)有下部連接孔(23)和排水孔(24)，直徑為10mm，連接孔(23)用于連接高壓軟管(5)，排水孔(24)用于試驗(yàn)中的排水，高壓軟管(5)的主要材料為橡膠管，管徑為4-9mm。

同時(shí)，要求高壓軟管(5)的規(guī)格型號(hào)能夠與注漿筒(2)的下部連接孔(23)和注漿滲透裝置(1)中的進(jìn)漿閥(12)密封連接，氣壓管(6)的規(guī)格型號(hào)能夠與注漿筒(2)的上部連接孔(21)和空壓機(jī)(3)密封連接。

一種室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)裝置及其使用方法，包括如下步驟：

步驟1)：裝置安裝，將注漿滲透裝置(1)中的硬質(zhì)塑料管(11)裝滿試驗(yàn)測(cè)試用土，可以為砂土、砂子粉土或黏土等，本實(shí)施例為天然細(xì)砂土，后將試驗(yàn)各部件安裝固定于支架(8)上，其中注漿筒(2)通過(guò)高壓軟管(5)連接注漿滲透裝置(1)，注漿筒(2)再通過(guò)氣壓管(6)和壓力表(4)連接空壓機(jī)(3)；

步驟2)：試驗(yàn)準(zhǔn)備，開(kāi)啟注漿滲透裝置(1)中的進(jìn)漿閥(12)和泄流閥(13)，通過(guò)注漿孔(24)在注漿筒(2)中注入約2/3注漿筒(2)高度的水，使水通過(guò)高壓軟管(5)和進(jìn)漿閥(12)能夠在裝滿天然細(xì)砂土的硬質(zhì)塑料管(11)內(nèi)自由滲透，直到水從硬質(zhì)塑料管(11)另一端的泄流閥(13)流出，隨后關(guān)閉進(jìn)漿閥(12)和泄流閥(13)，檢查注漿管路系統(tǒng)的密封性，然后打開(kāi)注漿筒(2)下部的排水孔(24)，使注漿筒(2)內(nèi)多余的水排出。

步驟3)：試驗(yàn)過(guò)程和記錄數(shù)據(jù)，打開(kāi)進(jìn)漿閥(12)、泄流閥(13)和空壓機(jī)(3)，把攪拌好的漿液倒入注漿筒(2)內(nèi)，開(kāi)始注漿，本試驗(yàn)由三個(gè)人共同完成，一個(gè)人負(fù)責(zé)調(diào)整控制壓力機(jī)(3)和記錄壓力表(4)的讀數(shù)，一個(gè)人負(fù)責(zé)記錄注漿時(shí)間，一個(gè)人負(fù)責(zé)用量筒(7)量取注漿滲透裝置(1)中的泄流閥(13)流出的泄流量，每一定的時(shí)間間隔，本實(shí)施例的時(shí)間間隔為15s，即更換量筒(7)完成一次15s內(nèi)泄流量的記錄，直至泄流閥(13)無(wú)泄流時(shí)停止試驗(yàn)，本試驗(yàn)需要記錄的參數(shù)主要有三個(gè)，分別為注漿壓力、泄流量和時(shí)間。

步驟4)：試驗(yàn)效果，試驗(yàn)結(jié)束后，拆除注漿滲透裝置(1)，觀察在硬質(zhì)塑料管(11)內(nèi)試驗(yàn)用土的注漿效果。

本試驗(yàn)測(cè)試漿液的可注性和不同漿液性能的比較方法為：

(1)試驗(yàn)結(jié)束后，拆除注漿滲透裝置(1)，觀察硬質(zhì)塑料管(11)內(nèi)的細(xì)砂土的注漿凝固效果，來(lái)判斷漿液是否具有可注性，同時(shí)，也可以觀察不同漿液的凝固效果，來(lái)直觀地判斷比較不同漿液的注漿效果。

(2)試驗(yàn)中，可以控制相同的注漿壓力，如穩(wěn)定在0.4MPa，在相同的時(shí)間間隔15s，即更換一次量筒，記錄15s內(nèi)的泄流量，來(lái)比較不同漿液相同時(shí)間間隔15s內(nèi)泄流量的大小，在較短時(shí)間內(nèi)泄流量較大的，其注漿效果顯著，是較優(yōu)的注漿材料。

(3)試驗(yàn)中，可以控制相同時(shí)間間隔15s，但對(duì)注漿壓力進(jìn)行變化，如0.2MPa，0.4MPa，0.6MPa及0.8MPa，來(lái)比較不同注漿壓力下各時(shí)間間隔內(nèi)泄流量的大小，以獲得最佳注漿壓力。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。