【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及注漿模擬試驗，具體涉及一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置及方法。
技術介紹
1、地下結構在建設或運營期間，經(jīng)常面臨地表或地層中的水滲透進入結構內(nèi)部的問題，導致地下結構內(nèi)部形成滲漏水，地鐵等地下工程結構的滲漏水病害不僅破壞周邊地層的滲流場動態(tài)平衡，還會加劇結構本身的滲漏水問題，對地下工程的安全性和穩(wěn)定性構成嚴重威脅。特別是在臨江臨水段的隧道工程中，由于靠近水體，地下水壓力較大，且長期受到水流沖刷等因素的影響，地層往往比較松散，若隧道周圍存在裂隙或空洞，江水可能會沿著這些通道進入隧道，嚴重影響隧道的正常使用和結構安全。背江背水段的隧道雖然不像臨江段直接面臨江水壓力，但若地層由較軟的黏土或粉質黏土構成，其承載能力有限，地下水的影響依然顯著，可能導致地層不穩(wěn)定。
2、為了研究注漿加固工藝在地下工程中的應用效果，模型試驗成為了一種重要的手段，模型試驗能夠直觀反映漿液擴散行為，是研究注漿擴散機理的重要途徑之一；然而，現(xiàn)有技術中的動水注漿模型試驗裝置還存在諸多不足。例如，許多裝置需要一直從外部接水進入模型箱以制造動水條件，這導致試驗花費時間長，且模擬注漿工況單一；此外，現(xiàn)有裝置的動水模擬系統(tǒng)只能模擬一種滲流場注漿情況，無法模擬不同滲流場注漿情況，導致滲流場注漿模擬試驗單一化；再者，現(xiàn)有裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多通過前后攝像機記錄注漿漿液擴散過程，無法有效直觀地觀察模型箱內(nèi)部注漿區(qū)域漿液擴散規(guī)律。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種模擬動水條件復合地層
2、為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，包括模型箱、儲水箱、單環(huán)管片、動水模擬系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)；
4、所述模型箱內(nèi)填充有滲透介質，所述單環(huán)管片設置在所述滲透介質中，所述注漿系統(tǒng)與所述單環(huán)管片連接，用于向所述模型箱內(nèi)注入注漿漿液，所述注漿漿液帶有顏色；所述滲透介質為圓餅狀玻璃顆粒，圓餅狀玻璃顆粒為透明結構，用于模擬復合地層；
5、所述動水模擬系統(tǒng)包括供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)分別與所述模型箱和所述儲水箱連接，用于將儲水箱中的水流抽取至所述模型箱；所述排水系統(tǒng)分別與所述模型箱和所述儲水箱連接，用于將所述模型箱中滲流的水流抽取至所述儲水箱，以形成動水循環(huán)；
6、所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設置在所述模型箱的一側，用于采集和分析所述模型箱中注漿漿液的狀態(tài)。
7、進一步地，還包括進水隔槽和出水隔槽，所述進水隔槽和所述出水隔槽分別設置在所述模型箱的兩側，所述模型箱與所述進水隔槽和所述出水隔槽之間均通過若干水頭連接，各所述水頭沿所述模型箱的高度方向均勻布置；
8、所述模型箱靠近所述出水隔槽的一側設有透水膜，所述透水膜可進行拆卸。
9、進一步地，所述供水系統(tǒng)包括供水容器、供水管和供水單元，所述供水容器與所述進水隔槽之間通過所述供水管連接，所述供水管設置在所述供水容器與所述進水隔槽的底部，所述供水管上設置有供水閥和流量傳感器；
10、供水單元包括供水電動抽水管、供水電動抽水泵和供水空氣壓縮機，所述供水電動抽水管的一端與所述儲水箱連通，所述供水電動抽水管的另一端與所述供水容器連通，所述供水空氣壓縮機用于向所述供水容器增壓。
11、進一步地，所述排水系統(tǒng)包括排水電動抽水管和排水電動抽水泵，所述排水電動抽水泵設置在所述排水電動抽水管上；
12、所述排水電動抽水管的一端伸入所述出水隔槽的底部，所述排水電動抽水管的另一端與所述儲水箱連通。
13、進一步地，所述單環(huán)管片安裝在所述模型箱內(nèi)，所述單環(huán)管片內(nèi)對稱設置有若干個注漿孔；
14、所述注漿系統(tǒng)的數(shù)量為一個或多個，各所述注漿系統(tǒng)與其一的所述注漿孔連接。
15、進一步地，所述注漿系統(tǒng)包括注漿空氣壓縮機、注漿桶和注漿管，所述注漿空氣壓縮機用于向所述注漿桶增壓，所述注漿管上設置有流速調(diào)節(jié)閥。
16、進一步地，所述模型箱和所述儲水箱為透明結構；
17、所述模型箱的一側設置有標記網(wǎng)格、主坐標軸和分坐標軸，所述標記網(wǎng)格、所述主坐標軸和所述分坐標軸均帶有顏色；
18、所述標記網(wǎng)格橫向和縱向都固定等寬，形成一定數(shù)量的正方形格子；
19、所述主坐標軸的原點位于所述單環(huán)管片的圓環(huán)中心投影至所述模型箱的位置處，各所述分坐標軸的原點分別位于對應的注漿孔投影至所述模型箱的位置處。
20、進一步地，所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)包括啞光黑色塑料板、高速攝像機、數(shù)據(jù)轉接線、圖像采集卡和電腦終端，高速攝像機和所述電腦終端通過所述數(shù)據(jù)轉接線連接，所述數(shù)據(jù)轉接線上連接有圖像采集卡；
21、所述啞光黑色塑料板上設置有多個倒鉤部件，所述啞光黑色塑料板通過各所述倒鉤部件懸掛在所述模型箱上，所述啞光黑色塑料板表面為粗糙狀，光線照射至所述啞光黑色塑料板表面后會發(fā)生漫反射，以降低反光和折射的強度。
22、另一方面，本申請還提出一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗方法，包括采用如前述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，還包括如下步驟：
23、s1：構筑系統(tǒng)組裝結構；向模型箱內(nèi)填充滲透介質，并在模型箱上設置標記網(wǎng)格、主坐標軸和分坐標軸；
24、s2：啟動動水模擬系統(tǒng)；通過控制供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)實現(xiàn)進水隔槽和出水隔槽的水位控制，形成穩(wěn)定的滲流場；
25、s3：啟動注漿系統(tǒng)；根據(jù)設定的注漿壓力和注入速率向模型箱內(nèi)注漿；注漿系統(tǒng)中，在單環(huán)管片上設置有多個注漿孔并對稱分布，用于實現(xiàn)單孔、多孔以及卸壓排水注漿，進而能夠模擬不同工況注漿方式；
26、注漿方式包括注漿方式一、注漿方式二和注漿方式三；
27、其中，注漿方式一為圓餅狀玻璃顆粒、動水注漿和單孔注漿；
28、注漿方式二為圓餅狀玻璃顆粒、動水注漿和多孔注漿；
29、注漿方式三為圓餅狀玻璃顆粒、動水注漿和卸壓排水注漿；
30、s4：啟動數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)；通過高速攝像機記錄注漿漿液擴散過程，并使用電腦終端進行數(shù)據(jù)處理，分析注漿漿液擴散面積、最大擴散半徑和擴散方向；
31、s5：清洗介質材料；完成試驗后清洗滲透介質，更換單環(huán)管片，以便循環(huán)利用。
32、進一步地，在步驟s2中，包括以下步驟：
33、s21：向儲水箱中注入水，并通過供水電動抽水泵將水從儲水箱抽取到供水容器中；
34、s22：使用供水空氣壓縮機向供水容器中加壓，打開供水閥，通過供水管向進水隔槽內(nèi)灌水至預定高度；
35、s23：控制動水進入模型箱內(nèi)，直至灌滿模型箱的整個注漿區(qū)域，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：還包括進水隔槽和出水隔槽，所述進水隔槽和所述出水隔槽分別設置在所述模型箱的兩側，所述模型箱與所述進水隔槽和所述出水隔槽之間均設置有若干水頭，各所述水頭沿所述模型箱的高度方向均勻布置；
3.根據(jù)權利要求2所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述供水系統(tǒng)包括供水容器、供水管和供水單元，所述供水容器與所述進水隔槽之間通過所述供水管連接，所述供水管設置在所述供水容器與所述進水隔槽的底部，所述供水管上設置有供水閥和流量傳感器；
4.根據(jù)權利要求3所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述排水系統(tǒng)包括排水電動抽水管和排水電動抽水泵，所述排水電動抽水泵設置在所述排水電動抽水管上；
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述單環(huán)管片安裝在所述模型箱內(nèi)，所述單環(huán)管片內(nèi)對稱設置有若干個注漿孔；
6.根據(jù)權利要求
7.根據(jù)權利要求1所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述模型箱和所述儲水箱為透明結構；
8.根據(jù)權利要求1所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)包括啞光黑色塑料板、高速攝像機、數(shù)據(jù)轉接線、圖像采集卡和電腦終端，高速攝像機和所述電腦終端通過所述數(shù)據(jù)轉接線連接，所述數(shù)據(jù)轉接線上連接有圖像采集卡；
9.一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗方法，包括采用如權利要求1-8任一項所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于，還包括如下步驟：
10.根據(jù)權利要求9所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗方法，其特征在于：在步驟S2中，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：還包括進水隔槽和出水隔槽，所述進水隔槽和所述出水隔槽分別設置在所述模型箱的兩側，所述模型箱與所述進水隔槽和所述出水隔槽之間均設置有若干水頭，各所述水頭沿所述模型箱的高度方向均勻布置；
3.根據(jù)權利要求2所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述供水系統(tǒng)包括供水容器、供水管和供水單元，所述供水容器與所述進水隔槽之間通過所述供水管連接，所述供水管設置在所述供水容器與所述進水隔槽的底部，所述供水管上設置有供水閥和流量傳感器；
4.根據(jù)權利要求3所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述排水系統(tǒng)包括排水電動抽水管和排水電動抽水泵，所述排水電動抽水泵設置在所述排水電動抽水管上；
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的模擬動水條件復合地層隧道注漿的試驗裝置，其特征在于：所述單環(huán)管片安裝在所述模型...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：蔣亞龍，胡優(yōu)，徐長節(jié)，姚鴻梁，耿大新，黃玉龍，段赟，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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