【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及動水注漿工程，具體涉及一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置及試驗方法。
技術介紹
1、在巖溶地區，由于地下溶洞發育，垃圾填埋場滲瀝液容易通過地下溶洞大規模污染水體，危害嚴重，因此施工中常常需要對地下存在動水巖溶通道進行注漿封堵。但實際注漿工程中，地下巖體地質條件具有復雜性，且地下注漿工程具有隱蔽性。漿液的擴散范圍、防滲效果只能通過施工過程中注漿壓力的反饋或者是注漿后局部檢測的結果來判斷注漿效果，缺乏理論的指導。因此，人們通過模型箱試驗，觀察不同影響因素下漿液的擴散過程，在理論上建立一種注漿擴散模型，以實現通過已知的工程地質條件去預測注漿參數或者判斷注漿效果。
2、目前，根據注漿對象不同，可以將現有注漿理論分為裂隙注漿、多孔介質壓密注漿和動水管道注漿，在現有技術中：
3、中國專利cn?1908371?a提供了一種注漿擴散測試裝置，且裝置內裂隙傾角可變，包括流體生成裝置，漿液擴散測試裝置和廢液回收裝置，流體生成裝置產生試驗用注漿漿液，并按照設計的注漿壓力、注漿體積向注漿擴散裝置提供試驗物質；漿液擴散裝置包括交叉裂隙平臺和裂隙面傾角及寬度調控裝置，注漿介質為裂隙，漿液在漿液擴散裝置上可按照不同擴散模式進行模擬；回收裝置用于完成測試漿液的回收。
4、中國專利cn?114636657a公開了一種可視化的實驗室模擬注漿裝置，包括氣源加壓裝置、注漿滲透裝置以及數據采集系統，其中儲漿筒和注漿管均為透明材質，注漿介質為多孔介質，注漿滲透過程可視化，數據采集系統包括兩個分別與數據處理系統電連接的孔
5、中國專利cn?115524263?a公開了一種三維承壓動水注漿裝置，包括注漿裝置，模擬漿液擴散裝置，加載裝置和監測裝置，模擬漿液擴散裝置由上下兩塊頂板和四周邊緣邊板組成，利用加載裝置對上下頂板進行加載模擬承壓水條件，并在上下頂板間填充受注巖土介質，所研究注漿介質屬于多孔材料介質，監測裝置包括土壓力監測設備和滲透壓力監測設備。
6、中國專利cn?115343416b公開了一種煤層采后動水注漿模擬裝置及測試方法，包括動水裝置、注漿裝置、模型組件、加載系統和檢測系統，動水系統為壓力水頭由小圓管直接注入方形箱體中，方形箱體為介質模型組件，由模擬煤層、采空區、以及裂隙組成，注漿裝置由空氣壓縮機從圓管中注入漿液到箱體中，加載設備作用于方形箱體頂面，施加垂向荷載，監測設備包括壓力監測和流速監測。
7、中國專利cn?112985757?b公開了一種濱海巖溶地區動水注漿試驗裝置，裝置包括可控淡水、海水混合比例的的動水設備，注漿泵，超聲波管道流量計以及離子濃度檢測儀等監測設備。該裝置在管道和注漿體之間額外設置了注漿閥門用于模擬潮汐漲落工況和干濕循環工況。
8、綜合分析上述單位的試驗裝置，還存在以下不足之處：
9、1)針對動水注漿理論的模型裝置研究不足；
10、2)只研究漿液的擴散形態，以及漿液擴散過程中的壓力流量反饋，忽略了漿液流變性的研究，默認漿液的流變規律符合賓漢(bingham)流體或其他已有的非牛頓流體理論模型，而地下動水條件或其他條件會對漿液的流變規律產生影響，因此缺乏對漿液流變模型的深入研究；
11、3)利用點位傳感器只能監測固定點位而無法獲得空間上的連續數據；
12、4)利用常規攝影方法監測漿液擴散形態精度較低，難以精確研究漿液擴散過程中的形態變化，進而分析得出不同影響因子對漿液擴散過程的影響機理；
13、5)動水注漿試驗裝置尺寸較小，無法模擬大尺寸通道中注漿過程中產生的漿液流失問題；
14、6)忽視動水條件下水流處于層流或者紊流狀態，忽視模擬進水口、模擬注漿區域與出水口之間距離對模擬效果的影響。
15、因此針對以上問題提出一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置及試驗方法。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題即上述現有技術中存在的不足，具體的，本公開提供了一種巖溶地區大尺寸通道動水注漿試驗裝置及試驗方法。本方法可測定漿液在大尺寸動水巖溶通道中的流變特性變化規律、擴散規律以及封堵性能，進而指導工程選取最優的注漿參數，提高注漿效率。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，所述試驗裝置包括變壓供水設備、積液設備、注漿設備、模擬注漿管道和監測系統：
3、所述注漿設備包括漿液儲存罐、注漿泵和注漿管，其中，注漿泵的進口與漿液儲存罐相通、出口與注漿管的進口相通，在注漿泵的出口處裝有壓力表；
4、所述模擬注漿管道為水平放置的圓形管道，由三個內直徑相同的進水管道、注漿管道和排水管道順序連接組成，所述進水管道通過一段水管與變壓供水設備相通，所述排水管道通過一段水管與積液設備相通，所述注漿管道上開有與注漿管相適配的通孔，并通過該通孔與注漿管的出口相通；在進水管道中裝有用于穩流的整流板；
5、所述監測系統包括壓力傳感器、超聲波流量計、高速攝影機、計算機、光纖和光纖解碼器；
6、所述壓力傳感器為多個，多個壓力傳感器均勻布設在模擬注漿管道內壁上；所述超聲波流量計安裝在排水管道的外壁上；所述高速攝影機至少為2臺，對稱安裝在注漿管道的兩側，即拍攝對象為注漿管道；所述光纖為多條，多條光纖沿管軸向呈均勻分布狀布設在模擬注漿管道的內壁上，用于監測溫度變化；具體的，多條分布式光纖由整流板右側的管壁進入模擬注漿管道，并沿模擬注漿管道的內壁向右延伸布設至模擬注漿管道的尾部。
7、優選地，所述進水管道、注漿管道和排水管道均為透明亞克力材質，內直徑≥30cm。
8、優選地，所述進水管道、注漿管道和排水管道通過法蘭接口相連。
9、優選地，所述注漿管道由上下兩個相同的半圓形管道組成，具體的，在每個半圓形管道的兩個開口處設有向外延伸的管柄，且在該管柄上沿半圓形管道的軸向方向均勻開設多個螺孔，安裝時將上下兩個半圓形管道對齊，并通過螺栓與管柄上螺孔的連接將上下兩個帶有半圓形管道固接構成注漿管道；在兩個管柄的相接觸處放有防水墊片。
10、優選地，所述光纖至少為6條，所述光纖與光纖解碼器相連，所述壓力傳感器、超聲波流量計、高速攝影機和光纖解碼器分別與計算機相接。
11、本專利技術還提供了一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗方法，包括以下步驟：
12、步驟1，設置變壓供水設備的壓力水頭并供水，使水流充滿模擬注漿管道并穩定流動；將配置好的漿液放置在漿液儲存罐中，利用注漿泵泵入漿液，觀察壓力表的讀數并調整注漿壓力至設定值后，通過注漿管將漿液注入到模擬注漿管道中；
13、步驟2，開始注漿后，利用下述方式進行監測：
14、利用高速攝影機記錄漿液擴散過程，對采集到的圖片信息利用計算機進行處理，并按時間步長識別出漿液相和水相；記錄漿液的擴散路徑和擴散形態，利用高速攝影機及計本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置包括變壓供水設備(1)、積液設備(11)、注漿設備、模擬注漿管道和監測系統：
2.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述進水管道(2)、注漿管道(3)和排水管道(4)均為透明亞克力材質，內直徑≥30cm。
3.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述進水管道(2)、注漿管道(3)和排水管道(4)通過法蘭接口(6)相連。
4.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述注漿管道(3)由上下兩個相同的半圓形管道(20)組成，具體的，在每個半圓形管道(20)的兩個開口處設有向外延伸的管柄(19)，且在該管柄(19)上沿半圓形管道(20)的軸向方向均勻開設多個螺孔，安裝時將上下兩個半圓形管道(20)對齊，并通過螺栓(18)與管柄(19)上螺孔的連接將上下兩個帶有半圓形管道(20)固接構成注漿管道(3)；在兩個管柄(19)的相接觸處放有防水墊片。
5.根據權利要求1所述的
6.一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗方法，采用如權利要求1-5任一項所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗方法，其特征在于，所述擴散路徑和形態包括漿液在不同方向上的擴散速度、擴散半徑和擴散距離。
...【技術特征摘要】
1.一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置包括變壓供水設備(1)、積液設備(11)、注漿設備、模擬注漿管道和監測系統：
2.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述進水管道(2)、注漿管道(3)和排水管道(4)均為透明亞克力材質，內直徑≥30cm。
3.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述進水管道(2)、注漿管道(3)和排水管道(4)通過法蘭接口(6)相連。
4.根據權利要求1所述的一種三維大尺寸動水注漿模擬擴散試驗裝置，其特征在于，所述注漿管道(3)由上下兩個相同的半圓形管道(20)組成，具體的，在每個半圓形管道(20)的兩個開口處設有向外延伸的管柄(19)，且在該管柄(19)上沿半圓形管道(20)的軸向方向均勻開設多個螺孔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：查甫生，樸淼，王巧，穆琳，吳珊，韓賀鳴，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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