【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于煤礦突水潰砂防治，特別是針對松散含水層的注漿模擬實驗方法和設備開發，具體而言涉及一種松散含水層注漿模擬試驗裝置及模擬方法。
技術介紹
1、煤礦開采會引起圍巖應力的變化，導致上覆地層逐漸松動進而發生破壞，當巖石破壞產生的裂縫逐漸發育至接近或導通含水砂層時，會發生突水潰砂災害，危害煤礦安全生產并對礦工生命安全造成威脅。因此需對上覆松散層進行注漿排水加固處理。
2、注漿治理工程中，經常遇見的受注介質包括孔隙、裂隙、溶洞、巖溶管道、巷道采空區等，不同的受注介質控制漿液不同的滲流凝膠特性和封堵體的力學強度，使得注漿工程具有極強的隱蔽性和水文地質、工程地質條件的復雜性，導致對注漿參數設計、注漿效果檢驗和注漿理論研究都帶來極大的困難。
3、物理模型的試驗方法可以比較全面真實地再現注漿治理過程，為建立新的理論和數學模型提供依據，時研究注漿理論的一種重要手段。
4、通過注漿模擬試驗來確定注漿工程中的一些參數，可以分析各種因素對注漿效果的影響，注漿模型試驗還能夠將漿-巖(土)體之間的流固耦合關系較真實的體現出來，另外通過分析直觀的試驗結果我們可以得出在模擬設計的地層中漿液的擴散規律。
技術實現思路
1、鑒于上述分析，本專利技術旨在提供一種松散含水層注漿模擬試驗裝置及模擬方法，考慮飽和水環境下室內注漿模型試驗研究，可模擬松散層在一定水動力條件下，不同黏土含量，排水方式、注漿參數的注漿情況，深入探討漿液在松散地層中的擴散行為，并評估其加固效果，從而改善現有
2、本專利技術的目的是這樣實現的：
3、一種松散含水層注漿模擬試驗裝置，設置：含水層模擬體，所述的含水層模擬體為多層圓柱體腔堆疊形成的圓柱體結構；在所述的含水層模擬體內埋設數字信息采集系統；且與所述的含水層模擬體的內腔連通設置漿液供給系統。
4、可選的，所述的漿液供給系統由含水層模擬體的任一層進行注漿，且數字信息采集系統圍繞注漿位點布置。
5、可選的，所述的數字信息采集系統設置電連接的數據采集儀和傳感器組件；所述的傳感器組件按含水層模擬體的層數設置，包括土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器。
6、可選的，所述的土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器直線相對交叉設置。
7、可選的，所述的土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器在每層圓柱體腔橫截面的四個方向設置。
8、可選的，所述的含水層模擬體包括由上到下依次設置的第一模擬層和第二模擬層；第一模擬層頂部設置頂蓋，第二模擬層底部設置底座；模擬層由兩個半環結構對拼形成。
9、可選的，所述的含水層模擬體設置第一模擬層和第二模擬層，且在第一模擬層和第二模擬層之間疊設多個模擬層；
10、第一模擬層由兩個對接的弧形模塊拼接形成圓柱形結構，頂部設置頂蓋；
11、第二模擬層由兩個對接的弧形模塊拼接形成圓柱形結構，底部設置底座；
12、每個模擬層均由兩個對接的弧形模塊拼接形成圓柱形結構；
13、弧形模塊壁上設有給排水孔。
14、可選的，所述的漿液供給系統設置依次連通的空氣壓縮機、密封儲漿罐和注漿管路；注漿管路與所述的含水層模擬體側壁連通。
15、可選的，在所述的空氣壓縮機與密封儲漿罐的連接管路上設置進氣閥；在所述的密封儲漿罐的頂部設置排氣閥和壓力表，其內設置攪拌器；在所述的注漿管路與密封儲漿罐的連接處設置注漿閥，之后的管路上間隔設置漿液供給流量計、泄壓閥和注漿壓力傳感器；與漿液供給流量計連接設置流量測量儀，與注漿壓力傳感器連接設置無紙記錄儀。
16、一種松散含水層注漿模擬試驗方法，利用本專利技術任一所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置進行，具體包括：
17、步驟一：將孔隙水壓力傳感器中的空氣排出，接通數據采集儀，對各通道進行故障排查、平衡和歸零操作；
18、步驟二：含水模擬體內部裝填礫石或松散層介質，每裝填一定厚度的介質，對其進行夯實整平并加水使其飽和，靜置后水面剛好達到介質表面即為飽和，統計裝填完畢后使介質飽和所需的水的體積，由所加入水的體積計算得出配置松散層介質的孔隙率；
19、步驟三：在裝填過程中于設計層位埋設孔隙水壓力傳感器、土壓力傳感器以及注漿花管，確保所有傳感器數據線從頂蓋預留的傳感器出線孔穿出；
20、步驟四：蓋上頂蓋靜置，待孔隙水壓力傳感器的壓力穩定后連接注漿管路；
21、步驟五：在設定的注漿壓力條件下，密封儲漿罐內的漿液通過注漿管路向含水層模擬體內進行注漿，由漿液驅替松散層介質孔隙中的水，并通過給排水孔收集，當孔隙水壓力傳感器變化幅度平穩時，停止注漿；
22、步驟六：實時采集注漿過程中注漿壓力和漿液流量的動態變化，繪制p-q-t曲線，以確定松散層介質的注漿狀態；連續監測注漿過程中的孔隙水壓力和土壓力，得到孔隙水壓力和土壓力隨時間變化規律；
23、步驟七：注漿結束后，靜置至漿液初凝后，觀察漿液擴散情況，并挖出固結體測量其擴散半徑；待終凝后，對固結體進行抗壓強度、滲透性和三軸抗壓強度實驗；
24、步驟八：重復步驟一到步驟七，每次改變松散層介質的黏土含量，得到不同黏土含量下漿液的擴散情況以及注漿加固效果。
25、與現有技術相比，本專利技術至少可實現如下有益效果之一：
26、a)實現了室內注漿模型試驗中考慮松散層黏土含量，排水方式，地應力以及水動力條件等對漿液擴散和注漿效果的影響，確保開展的試驗條件可根據現場的環境進行調節。
27、b)實時采集注漿過程中松散層內部物理參數的變化，通過多組正交試驗揭示了不同黏土含量，不同注漿壓力，不同排水方式耦合作用下漿液的擴散機制，可得到每個影響因子的權重，構建其本構關系式。
28、c)通過對每組試驗后注漿固結體的單軸抗壓強度、三軸抗壓強度、三軸抗壓環境下滲透系數進行比較，可定量評價注漿參數和排水方式選擇的合理性及綜合注漿效果，進而對現場施工進行更好的指導。
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1.一種松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，設置：
2.根據權利要求1所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的漿液供給系統(3)由含水層模擬體(1)的任一層進行注漿，且數字信息采集系統(2)圍繞漿液供給系統(3)的注漿位點布置。
3.根據權利要求1或2所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的數字信息采集系統(2)設置電連接的數據采集儀(22)和傳感器組件(21)；
4.根據權利要求3所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的土壓力傳感器(211)和孔隙水壓力傳感器(212)直線相對交叉設置。
5.根據權利要求3所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的土壓力傳感器(211)和孔隙水壓力傳感器(212)在每層圓柱體腔橫截面的四個方向設置。
6.根據權利要求1或2所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的含水層模擬體(1)包括由上到下依次設置的第一模擬層(11)和第二模擬層(12)；
7.根據權利要求5所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的含
8.根據權利要求1或2所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的漿液供給系統(3)設置依次連通的空氣壓縮機(31)、密封儲漿罐(32)和注漿管路(33)；
9.根據權利要求8所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，在所述的空氣壓縮機(31)與密封儲漿罐(32)的連接管路上設置進氣閥(311)；
10.一種松散含水層注漿模擬試驗方法，其特征在于，利用權利要求1-9任一所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置進行，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，設置：
2.根據權利要求1所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的漿液供給系統(3)由含水層模擬體(1)的任一層進行注漿，且數字信息采集系統(2)圍繞漿液供給系統(3)的注漿位點布置。
3.根據權利要求1或2所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的數字信息采集系統(2)設置電連接的數據采集儀(22)和傳感器組件(21)；
4.根據權利要求3所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的土壓力傳感器(211)和孔隙水壓力傳感器(212)直線相對交叉設置。
5.根據權利要求3所述的松散含水層注漿模擬試驗裝置，其特征在于，所述的土壓力傳感器(211)和孔隙水壓力傳感器(212)在每層圓柱體腔橫截面的四個方向設置。
6.根據權利要求1或2所述的松散含水層注...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邢茂林，王威，朱開鵬，吳燕軍，史永理，杜博濤，趙少磊，李智，
申請(專利權)人：中煤科工西安研究院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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