一种后评价深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置的制作方法

本实用新型属于地层注浆加固技术领域，具体涉及一种后评价深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置。

背景技术：

袖阀管注浆是目前处理软性土压缩性的一种比较先进的方法，它能进行定深、定量、分序、分段、间歇、重复注浆，集中了劈裂注浆法与压密注浆法的优点，袖阀管注浆加固可针对二、三十米的深部地层。为达到设计合理、效果可靠的最优应用，深部地层的袖阀管注浆在实施前需要进行现场试验，首先在现场圈定一小块区域，设计试验孔的位置，钻机开孔，泥浆护壁，注入套壳料，下袖阀管，深部土体注浆，然而对深部地层注浆加固效果的评价存在不少局限：试验场地只能进行一次注浆试验，难以对试验各影响因子有全面的把握；实验结束后钻孔取芯只能看到局部的极有限浆脉情况；注水检测试验则存在深部土体的隐蔽性伴生的较多肉眼不可见的未知因素。因此，如何设计一种区别现场试验的模拟试验，模拟土体地应力情况，允许变换任意因子对土体注浆对比试验，能直观肉眼可见深部土体袖阀管注浆效果，并能据此做进一步试验检测评价袖阀管注浆效果，丰富深部土体袖阀管注浆加固理论，一直是亟待解决的技术问题。所以迫切需要一种还原现场、变换任意因子对比研究、注浆后评价的深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种后评价深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置，解决了上述背景技术中注浆试验次数限制、浆脉观察范围有限、难以综合评价效果等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种后评价深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置，包括试验舱、围压系统和注浆系统；

所述试验舱为柱状的土体模型，所述土体模型由勘测地相同土体类型经重塑还原形成；

所述围压系统包括底座、反力缸、乳胶隔膜、透水石板和注浆孔；所述反力缸为中空柱体，设置于底座上，所述透水石板可拆装地盖设于反力缸的上端部，所述透水石板上设有若干贯穿孔；所述反力缸内设置有试验舱，所述试验舱的外侧壁包覆有乳胶隔膜；所述乳胶隔膜、反力缸内壁、透水石板和底座包围形成压力室，所述压力室内填充有液压油；所述透水石板与试验舱顶部连接，所述注浆孔设置于贯穿孔下部并与贯穿孔连通，注浆孔由上至下深入土体模型，且孔体深度达土体模型高度的一半；

所述注浆系统包括定孔管、套壳料、袖阀管和注浆设备；所述定孔管用于形成注浆孔，所述套壳料设置于注浆孔内，所述袖阀管设置于套壳料内，所述注浆设备设置于围压系统外部并与袖阀管连通，用于向袖阀管内注浆。

在本实用新型一较佳实施例中，所述反力缸设有进油口和出油口，所述进油口设置于反力缸的底部所述出油口设置于反力缸的对侧顶部。

在本实用新型一较佳实施例中，所述进油口与外部液压加压设备连通，通过外部液压加压设备调节压力室内液压。

在本实用新型一较佳实施例中，所述贯穿孔包括一设置于透水石板中心的中心孔，其余贯穿孔呈梅花状地围绕中心孔等角度间隔分布。

在本实用新型一较佳实施例中，所述定孔管的底部为圆锥形封闭状。

在本实用新型一较佳实施例中，所述注浆孔的末端呈圆锥形。

在本实用新型一较佳实施例中，所述土体模型为圆柱体，所述反力缸为中空圆柱，所述透水石板为圆板。

在本实用新型一较佳实施例中，所述贯穿孔数量为5，呈梅花状分布于透水石板。

在本实用新型一较佳实施例中，所述定孔管和注浆孔数量均与贯穿孔匹配。

在本实用新型一较佳实施例中，所述袖阀管竖直居中固定于注浆孔的套壳料内。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本实用新型所述的模拟装置与模拟方法应用于深部土体的袖阀管注浆试验，模拟装置采用液压加压模拟土体地应力情况，允许变换任意因子对土体注浆进行对比试验，能直观肉眼可见深部土体袖阀管注浆效果，并据此做进一步试验检测评价袖阀管注浆效果，丰富深部土体袖阀管注浆加固理论。本实用新型可应用于有关袖阀管注浆的模拟试验，适用性强，操作易于实现，为深部土体的袖阀管注浆试验提供一种新的模拟思路。

附图说明

图1为本实用新型围压系统俯视图。

图2为本实用新型下套壳料前的装置剖视图。

图3为本实用新型下套壳料后的装置剖视图。

图4为本实用新型注浆设备结构示意图。

其中，箭头表示液压油加压方向。

具体实施方式

实施例1

请查阅图1-3，本实施例的一种后评价深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验装置，包括试验舱1、围压系统和注浆系统；

所述试验舱1为柱状的土体模型，通过地质勘察确定地层情况，土体模型取自相同土体类型，并进一步实验室重塑，还原现场地层情况；

所述围压系统包括底座4、反力缸53、乳胶隔膜51、透水石板3和注浆孔；

所述反力缸53为中空柱体，设置于底座4上，所述透水石板3可拆装地盖设于反力缸53 的上端部；所述反力缸53内设置有试验舱1，所述试验舱1的外侧壁包覆有乳胶隔膜51，乳胶隔膜51包围了土体模型的整个柱体侧面，具有弹性；所述乳胶隔膜51、反力缸53内壁、透水石板3和底座4包围形成压力室52，所述压力室52内填充有液压油，根据待加固的深部地层的地应力对土体模型加压；所述反力缸53设有进油口54和出油口55，所述进油口54设置于反力缸53的底部并与外部液压加压设备连通，所述出油口55设置于反力缸53的对侧顶部。

所述透水石板3与试验舱1顶部连接，所述注浆孔包括透水石板3上开设有贯穿孔31，所述注浆孔设置于贯穿孔31底部并与贯穿孔31连通，注浆孔由上至下深入土体模型，且孔体深度达土体模型高度的一半，注浆孔的末端呈圆锥形；

所述注浆系统包括定孔管21、套壳料22、袖阀管和注浆设备6；所述定孔管21的底部为圆锥形封闭状，用于形成注浆孔，所述套壳料22设置于注浆孔内，所述袖阀管设置于套壳料 22内，所述注浆设备6设置于围压系统外部并与袖阀管连通，用于向袖阀管内注浆，所述注浆设备6上设有压力表。

在本实施例中，所述土体模型为圆柱体，所述反力缸53为中空圆柱，所述透水石板3为圆板，且透水石板3、底座4与反力缸53纸件可拆装地连接，为注浆加固后裸露土体模型提供可能。本实施例采用七孔透水石圆板，圆板上的贯穿孔31包括一设置于透水石板3中心的中心孔，其余6个贯穿孔31呈梅花状地围绕中心孔等角度间隔分布。其透水性为模拟注浆时孔隙水压力消散提供通道，更符合实际地层注浆情形，一定程度消除边界效应。

本实施例的定孔管21根据贯穿孔31数量设置，其底部呈圆锥封闭状，数量七根，预先穿过透水石圆板上梅花状的七孔，竖直插入在土体模型的一半深度中，一次成孔作用。当土体应力达到预定值，定孔管21随着套壳料22的注入慢慢抽出，直至定孔管21完全抽出，套壳料 22也灌满孔内。

所述袖阀管是在套壳料22注入完毕立即下入，竖直居中固定，套壳料22待凝至规定强度，注浆设备6即开始袖阀管逐步注浆。注浆加固完毕后可以降下液压，卸下七孔透水石圆板和底座4，裸露袖阀管注浆加固后的土体模型，剥离浆脉或者开展轴压试验等，评价注浆效果，通过设计不同注浆参数的平行试验，明确该地层关于袖阀管注浆加固的最优技术参数。

采用本模拟实验装置进行深部土体袖阀管注浆加固的模拟试验，其方法包括如下步骤：

(1)建立试验舱1的土体模型：通过地质勘察确定地层情况，取自相同土体类型，重塑还原现场地层情况，形成试验舱1的土体模型；

(2)建立围压系统：将所述土体模型的外侧面用乳胶隔膜51包围，之后放置于底座4上的反力缸53内，所述乳胶隔膜51与反力缸53内侧留有一定间隙；取开设有贯穿孔31的透水石板3盖设于反力缸53上，保证透水石板3与土体模型的顶部连接，且透水石板3、反力缸 53内壁、乳胶隔膜51、底座4包围形成压力室52；在所述压力室52内充满液压油，根据待加固的深部地层的地应力对土体模型加压，完成围压系统的建立；

(3)注浆加固：将定孔管21穿过透水石板3，竖直插入土体模型至其一半深度，形成注浆孔；当土体模型的应力达到预定值，定孔管21随着套壳料22的注入慢慢抽出，直至定孔管 21完全抽出，套壳料22也灌满注浆孔内；随后立即下入袖阀管，竖直居中固定于套壳料22内，待套壳料22凝至规定强度，通过注浆设备6向袖阀管内逐步注浆；

(4)后评价：待注浆加固完毕后，降下液压，卸下透水石板3和底座4，裸露袖阀管注浆加固后的土体模型，剥离浆脉或者开展轴压试验，评价注浆效果；

由于本实施例所述定孔管21的底部呈圆锥封闭状，故注浆孔末端同样呈圆锥形。

所述反力缸53设有进油口54和出油口55，所述进油口54设置于反力缸53的底部，所述出油口55设置于反力缸53的对侧顶部，进油口54与外部液压加压设备连通，通过外部液压加压设备调节压力室52内液压，液压情况根据土体模型及待勘测地层情况设定。

(5)进一步通过设计不同注浆参数的平行试验，明确该地层关于袖阀管注浆加固的最优技术参数。平行试验允许变换任意因子对土体注浆进行对比，能直观肉眼可见深部土体袖阀管注浆效果，并据此做进一步试验检测评价袖阀管注浆效果，丰富深部土体袖阀管注浆加固理论，原理清晰、适用性强、操作易于实现，为深部土体的袖阀管注浆试验提供一种新的模拟思路。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。