多孔介質(zhì)滲透注漿多參數(shù)監(jiān)測裝置及其試驗方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔介質(zhì)滲透注漿多參數(shù)監(jiān)測裝置及其試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國基礎設施建設的深入開展，地下工程項目越來越多，而面臨的地質(zhì)條件也日趨復雜。其中，軟弱砂土層因其結(jié)構(gòu)松散破碎、自承載能力差、富水性強，成為了常遇的不良地質(zhì)問題，嚴重影響了地下工程的建設和運營。
[0003]注漿法作為一種比較成熟的技術(shù)手段，在各領域得到了廣泛的應用和發(fā)展。采用注漿法治理軟弱砂土層的核心問題是漿液的有效擴散和充填，由于孔隙介質(zhì)滲透系數(shù)一般較小，對注漿材料和工藝技術(shù)均提出了較高的要求，因此是注漿工程領域的一項世界性的技術(shù)難題。
[0004]目前，國內(nèi)外學者研制了一系列的試驗裝置，一定程度上推動了多孔介質(zhì)注漿理論的發(fā)展，對工程實踐提供了指導。
[0005](I) ((INTERNAT1NAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS INGEOMECHANICS)) 2001年第25期介紹了瑞士一種三維柱狀模型。圓柱體Φ = 150cm、h =120cm，上、下兩面加蓋，內(nèi)部預設Φ = 40mm的注漿管，注漿管中軸線與圓柱體中軸線重合，于注漿管中心±20cm的范圍內(nèi)鉆設40個Φ = 5mm的圓孔，可監(jiān)測不同擴散距離處的壓力變化和位移變化。
[0006](2)中國專利CN 104458506 A介紹了一種巖土體中注漿漿液擴散范圍測控方法，通過布設的溫度測量點來實現(xiàn)注漿漿液擴散和賦存的監(jiān)測及反饋，溫度測量點可以通過注漿鉆孔、專用測量鉆孔或無接觸表面等方式布設，溫度測量點的不同時刻的溫度變化特征間接反映了漿液的擴散及凝固特征，從而實現(xiàn)漿液擴散范圍的監(jiān)測，進而實時控制注漿壓力、注楽量等參數(shù)。
[0007](3)中國專利CN 204041117 U介紹了一種注漿施工過程中多參數(shù)實時監(jiān)測控制儀，其第一壓力傳感器放置在漿液桶的側(cè)桶的保護筒里，將壓力值轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過軟鋼管內(nèi)部的線路傳輸至顯示裝置；第二壓力傳感器通過注漿栗連接到漿液管上，將壓力值轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過數(shù)據(jù)線傳輸至顯示裝置。
[0008]綜合分析上述單位的試驗裝置，存在以下不足之處:
[0009]1.三維柱狀模型的圓柱面及上、下面均為光滑面，未消除裝置的邊壁效應。
[0010]2.利用漿液溫度傳導性來監(jiān)測擴散過程時，若漿液溫度傳導性較差或漿液化學反應熱較低時，監(jiān)測誤差較大且精度不高。
[0011]3僅采用壓力傳感器對注漿過程進行監(jiān)控，且安裝在漿液桶中的壓力傳感器并無實際的利用價值。
[0012]4.裝置設計較簡單，功能單一，僅可監(jiān)測一個或某幾個注漿參數(shù)。
[0013]5.裝置的可調(diào)性較差，適用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種多孔介質(zhì)滲透注漿多參數(shù)監(jiān)測裝置及其試驗方法，本發(fā)明解決了多孔介質(zhì)滲透注漿過程中關鍵參數(shù)的監(jiān)測問題，與前人研究相比，本發(fā)明監(jiān)測參數(shù)多樣化、監(jiān)測精度高、消除裝置邊壁效應、裝置尺寸可調(diào)及操作簡便。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0016]一種多孔介質(zhì)滲透注漿多參數(shù)監(jiān)測裝置，包括注漿裝置、進口艙室、鋼管、出口艙室、連接件、測壓裝置、溫度測量裝置、稱重裝置和流量測量裝置，其中，注漿裝置連接進口艙室，進口艙室通過連接件連接鋼管一端，鋼管的另一端通過連接件連接出口艙室，進口艙室與鋼管的連接處和出口艙室與鋼管的連接處均設有過濾板，鋼管上設置有測壓裝置，鋼管下端連接出漿管，出漿管下設置有體積測量裝置，體積測量裝置設置于稱重裝置上方，出口艙室設置的過濾板連接有螺桿，螺桿上設置有下盤根盒，出口艙室設置有流量測量裝置。
[0017]所述鋼管有多個，鋼管之間通過連接件連接。
[0018]所述連接件為卡箍接頭。
[0019]所述過濾板包括多孔板和濾網(wǎng)，其中，濾網(wǎng)設置在靠近鋼管的一側(cè)。
[0020]所述多孔板圓孔直徑Φ = 4mm。
[0021]所述鋼管內(nèi)徑Φ = 100mm,內(nèi)壁進行磨砂處理且均勻涂抹黃油，采用鋼環(huán)焊接式快速卡箍接頭連接各單體柱形鋼管。
[0022]所述稱重裝置為電子秤，溫度測量裝置、體積測量裝置和出漿管均設置于電子秤上。
[0023]所述注漿裝置為注漿栗，注漿栗與進口艙室通過單向截止閥門和注漿管相連。
[0024]一種基于上述監(jiān)測裝置的試驗方法，包括以下步驟:
[0025](I)組裝多孔介質(zhì)注漿裝置:使用連接件連接進口艙室、鋼管和出口艙室，鋼管內(nèi)填充實驗材料，注漿裝置連接進口艙室，出口艙室處設置螺桿和出漿管，在進口艙室與出口艙室處放置過濾板；
[0026](2)安裝檢測裝置，在出口艙室設置流量測量裝置，鋼管上設置測壓裝置、溫度測量裝置和體積測量裝置，將溫度測量裝置和體積測量裝置放置在稱重裝置上；
[0027](3)檢測試驗裝置的密封性、檢測測壓裝置、溫度測量裝置、稱重裝置和流量測量裝置的可行性、測定試驗材料的初始參數(shù)；
[0028](4)注漿過程中通過測壓裝置采集不同距離處漿液的壓力數(shù)據(jù)，通過溫度測量裝置采集漿液的溫度數(shù)據(jù)，通過稱重裝置和體積測量裝置采集漿液的密度數(shù)據(jù)，通過流量測量裝置采集漿液的流速數(shù)據(jù)；
[0029](5)拆分鋼管，取芯后進行無側(cè)限抗壓強度試驗或抗?jié)B性試驗。
[0030]所述步驟(I)中，具體方法為:通過單向截止閥門和注漿管將注漿栗與進口艙室連接，然后放置多孔板和濾網(wǎng)于進口艙室；使用卡箍接頭將進口艙室與鋼管連接，填充試驗材料與連接鋼管同步進行；達到設計長度時，使用鋼環(huán)焊接式快速卡箍接頭將鋼管與出口艙室相連，出口艙室同樣放置濾網(wǎng)和多孔板，并將全螺紋壓密螺桿旋轉(zhuǎn)到最底部。
[0031]本發(fā)明的有益效果為:
[0032](I)本發(fā)明的多孔介質(zhì)滲透注漿監(jiān)測裝置，各單體柱形鋼管通過鋼環(huán)焊接式快速卡箍接頭相連，保證了裝置的直立性；鋼管內(nèi)部磨砂處理并涂抹黃油，消除裝置的邊壁效應；出口艙室的全螺紋壓密螺桿保證試驗材料處于密實狀態(tài)；可實時監(jiān)測漿液運移過程中壓力、密度、溫度、流速參數(shù)；
[0033](2)本發(fā)明研究了多孔介質(zhì)滲透注漿多參數(shù)監(jiān)測裝置及其試驗方法，解決了多孔介質(zhì)滲透注漿過程中關鍵參數(shù)的監(jiān)測問題，與前人研究相比，本發(fā)明監(jiān)測參數(shù)多樣化、監(jiān)測精度高、消除裝置邊壁效應、裝置尺寸可調(diào)及操作簡便；
[0034](3)可以監(jiān)測漿液在不同時間、不同擴散距離處的壓力、溫度、密度、流速參數(shù)，且監(jiān)測精度較高；
[0035](4)裝置設計簡單，通過鋼環(huán)焊接式快速卡箍接頭可快速組裝，可通過調(diào)整單體注漿鋼管的數(shù)量來調(diào)節(jié)注漿裝置的長度，適用范圍較廣；
[0036](5)注漿試驗結(jié)束后，可進行注漿加固體的滲透性試驗，試驗裝置利用率高。
【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]其中1.注漿栗；2.單向截止閥；3.注漿管；4.進口艙