一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側玻璃板上設有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。本發(fā)明可以根據(jù)需要對模擬裂隙進行重新組裝，調節(jié)模擬裂隙寬度，并可以在模擬裂隙中充填多孔介質，模擬不同介質條件下的滲透注漿?？捎糜谘芯磕M裂隙動水注漿過程中模擬裂隙參數(shù)、漿液參數(shù)等參變量對漿液擴散影響的模型試驗裝置。
【專利說明】一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺。
【背景技術】
[0002]突涌水災害是目前地下工程中常遇到的一類很嚴峻的地質災害。突涌水災害的主要治理手段為注漿，特別是動水注漿技術多停留在經(jīng)驗發(fā)展階段，沒有成熟的理論和技術，缺乏科學的指導，致使多數(shù)深埋礦井和隧道都存在常年涌水問題，給工程帶來安全威脅的同時，讓企業(yè)背負了沉重的經(jīng)濟負擔，浪費了國家資源，對生態(tài)環(huán)境也造成了一定的破壞。
[0003]多數(shù)地下工程突涌水的導水通道基本形式是模擬裂隙(斷層可視為模擬裂隙的特殊形式)，因此，地下工程突涌水封堵治理理論研究的基礎是模擬裂隙注漿機理。相對于蓬勃發(fā)展的注漿材料和注漿工藝，注漿理論研究進展緩慢，尤以動水環(huán)境下的模擬裂隙突涌水注漿封堵理論最為突出。這主要是因為地下漿體力學是涉及被注介質特征(本構關系、斷裂損傷)、漿體特性(本構關系、凝固相變)、運移規(guī)律(時間相關、控制標準)及其漿液與被注介質相互作用關系的諸多學科的新興交叉學科。
[0004]目前，已經(jīng)有了大量的模擬裂隙注漿模型試驗研究，如楊米加等利用自己研制的試驗設備研究了漿液在模擬裂隙巖體中的滲流規(guī)律；李華茂等通過橢圓形模擬裂隙滲透注漿模擬試驗研究了模擬裂隙寬度、注漿壓力、水灰比、注漿時間對漿液擴散距離和注漿的影響；郝哲等研究了注漿過程中注漿與裂縫間的相互作用和變形問題；張霄等通過大型平面模擬裂隙注漿模型研究了動水注漿的擴散和封堵機理。雖然已經(jīng)有大量的學者利用模型試驗從各個方面對模擬裂隙注漿進行了研究，而在工程中實踐中模擬裂隙的傾向、傾角對動水注漿的漿液擴散、
[0005]封堵范圍有何影響往往被忽略，在目前對工程注漿的研究中也鮮有人考慮這方面因素。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，該實驗平臺可以根據(jù)需要對模擬裂隙進行重新組裝，調節(jié)模擬裂隙寬度，并可以在模擬裂隙中充填多孔介質，模擬不同介質條件下的滲透注漿。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側玻璃板上設有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。
[0009]所述模擬裂隙為矩形，兩塊玻璃板上下平行，下側玻璃板在距離一條短邊320-360mm的位置處預留15_20mm的注漿孔。[0010]所述穩(wěn)壓水箱固定在靠近注漿孔的一側，穩(wěn)壓水箱上設有進水孔，進水孔通過供水管與供水水箱連接。
[0011]所述可升降支座為四個，同一側的兩個可升降支座的連接線與該側的模擬裂隙邊緣平行。
[0012]所述連接盤通過螺栓與升降桿連接，連接盤水平方向360°自由旋轉，豎直方向上80°自由旋轉。
[0013]所述升降桿的調節(jié)高度不大于800mm。
[0014]采用上述試驗平臺的使用方法，具體步驟為:
[0015](I)調節(jié)可升降支座的高度，使模擬裂隙調整為水平，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄；
[0016](2)升高靠近穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，同時降低遠離穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，使模擬裂隙達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄；
[0017](3)升高遠離穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，同時降低靠近穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，使模擬裂隙達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、可變傾角小比例模擬裂隙注漿模型試驗平臺，結構簡單其構成簡單易于加工和試驗操作；
[0020]2、模擬裂隙模擬試驗臺主體由玻璃制成，可實現(xiàn)了模擬試驗的可視化監(jiān)測，為擴散形態(tài)分析及擴散、封堵機理研究創(chuàng)造條件；
[0021]3、通過對上覆玻璃板重新組裝可以調節(jié)模擬裂隙厚度，為研究模擬裂隙厚度對注漿效果的影響提供條件；
[0022]4、分布在模擬裂隙底部四周的4個可升降支座，可調節(jié)范圍大，可以實現(xiàn)模擬裂隙不同傾角、傾向的調節(jié)，為研究模擬裂隙參數(shù)對注漿效果的影響提供了條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明總體示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的注漿孔示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的可升降支座結構示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的連接盤結構示意圖。
[0027]其中:1、模擬裂隙，2、穩(wěn)壓水箱，3、可升降支座，4、注漿孔，5、可升降支座1，6、可升降支座Π，7、可升降支座111，8、可升降支座IV，9、連接盤，10、升降桿，11、底座，12、供水水箱，13、注漿泵，14、供水管，15、注漿管。
【具體實施方式】:
[0028]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0029]如圖1-圖4，一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，包括模擬裂隙1、穩(wěn)壓水箱2和可升降支座3。模擬裂隙由上下平行、相距3mm、大小1000X560mm的兩塊鋼化玻璃板構成，下側玻璃板在距離一條短邊350mm的中心處預留20mm的注漿孔4。試驗過程中可以根據(jù)需要對模擬裂隙I進行重新組裝，調節(jié)模擬裂隙I寬度，并可以在模擬裂隙I中充填多孔介質，模擬不同介質條件下的滲透注漿。穩(wěn)壓水箱2與距離注漿孔4較近的模擬裂隙I短邊鉸接，穩(wěn)壓水箱2外側留有進水孔，通過其它供水設備向穩(wěn)壓水箱2內注入壓力水，再通過穩(wěn)壓水箱2流入模擬裂隙1，減小水流擾動對注漿效果的影響。可升降支座3由轉動連接盤9、升降桿10和底座11構成。連接盤9鉸接在模擬裂隙I底部，同時通過螺栓與升降桿10連接，連接盤9可以實現(xiàn)水平360°和豎向80°自由旋轉；升降桿10底端套入底座11中，其可調節(jié)高度為800_ ;底座11主要起穩(wěn)定作用，防止試驗臺傾倒。
[0030]采用上述試驗平臺的使用方法，具體步驟為:
[0031](I)調節(jié)可升降支座116、可升降支座15、可升降支座1117、可升降支座IV8的高度，使模擬裂隙I調整為水平，穩(wěn)壓水箱2連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱2內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙I單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄；
[0032](2)升高可升降支座116、可升降支座15，同時降低可升降支座1117、可升降支座IV8,使模擬裂隙I達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱2連通進水泵，模擬裂隙I下側注漿孔4連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱2內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙I單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄；
[0033](3)升高可升降支座1117、可升降支座IV8，同時降低可升降支座116、可升降支座15，使模擬裂隙I達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱2連通進水泵，模擬裂隙I下側注漿孔4連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱I內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙I單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄。
[0034]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側玻璃板上設有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。
2.如權利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:所述模擬裂隙為矩形，兩塊玻璃板上下平行，下側玻璃板在距離一條短邊320-360mm的位置處預留15-20mm的注衆(zhòng)孔。
3.如權利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:所述穩(wěn)壓水箱固定在靠近注漿孔的一側，穩(wěn)壓水箱上設有進水孔，進水孔通過供水管與供水水箱連接。
4.如權利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:所述可升降支座為四個，同一側的兩個可升降支座的連接線與該側的模擬裂隙邊緣平行。
5.如權利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:所述連接盤通過螺栓與升降桿連接，連接盤水平方向360°自由旋轉，豎直方向上80°自由旋轉。
6.如權利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗平臺，其特征是:所述升降桿的調節(jié)高度不大于800mm。
7.采用上述試驗平臺的使用方法，其特征是:具體步驟為: (1)調節(jié)可升降支座的高度，使模擬裂隙調整為水平，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄； (2)升高靠近穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，同時降低遠離穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，使模擬裂隙達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄； (3)升高遠離穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，同時降低靠近穩(wěn)壓水箱一側的可升降支座，使模擬裂隙達到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進水泵，模擬裂隙下側注漿孔連接注漿泵，通過進水孔向穩(wěn)壓水箱內注滿水，然后打開穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內水流穩(wěn)定后，測定模擬裂隙單位時間過水量，測定完畢后開始注漿，調節(jié)注漿量的由小到大，觀察動水注漿的擴散現(xiàn)象并實時記錄。
【文檔編號】G01M10/00GK103954432SQ201410179207
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】張霄, 李鵬, 李術才, 李相輝, 朱明聽, 張章一, 王倩, 劉振國, 劉建國 申請人:山東大學