流量‑压力两控式室内试验注浆装置的制作方法

本发明涉及一种流量-压力两控式室内试验注浆装置。

背景技术：

注浆技术在岩土工程中具有加固土体，抬升建筑，补偿土体损失等诸多作用，在建筑物纠倾，盾构隧道掘进，地基土加固等领域应用广泛。但工程中注浆参数的选取，浆体材料的配比等控制因素及注浆与土层的适应性大多依赖于已有的工程经验，注浆的理论研究落后于工程实践。而室内试验研究可以精确控制模型的边界条件，土体的应力状态，浆液的配比等参数，对于研究注浆在土体中的扩散形式以及对周围土体的影响机理具有重要意义。

注浆根据其控制方式可分为流量控制和压力控制。目前注浆室内试验中，国内研究以压力控制注浆方式为主，国外研究以流量控制注浆方式为主，试验配套的设备仍不完善，同时对于压力控制和流量控制两种注浆方式的对比研究也很匮乏。目前，能够实现流量与压力双重控制的伺服加载系统成本高昂，而且较难改造成合适的注浆设备。在此基础上，开发一套流量-压力两控式室内注浆试验装置，对于推动注浆理论的进一步发展，指导实际工程中注浆参数的合理选取，都具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种流量-压力两控式室内试验注浆装置，能够在室内试验中实现压力控制和流量控制两种注浆方式，并分别对注浆的压力和流量进行控制。

本发明采用的技术方案如下：

一种流量-压力两控式室内试验注浆装置，包括钢制浆液容器、法兰盘、支架、进浆阀门、进气阀门、出浆阀门、浆液漏斗；

钢制浆液容器固定于支架上，底部设有出浆阀门，容器开口处与法兰盘通过螺栓固连，在法兰盘上开有三个与浆液容器相连通的开孔，其中一个开孔通过进浆阀门与浆液漏斗的出口连通，另一个开孔连接进气阀门，第三个开孔可根据装置工作需要与压力表或进水阀门相连；

所述的装置还包括气囊、柱塞泵、空气压缩机；

当上述第三个开孔连接压力表时，该装置用于压力控制注浆，在向浆液容器内注入浆液完毕后，进气阀门需与空气压缩机相连；当上述第三个开孔与进水阀门相连，该装置用于流量控制注浆，气囊设于浆液容器内，且气囊入口与进水阀门连通，当气囊中无空气后，进水阀门需通过管路连接柱塞泵。

上述技术方案中，当第三个开孔连接压力表时，控制方式如下：

保持出浆阀门关闭，打开进浆阀门和进气阀门，通过浆液漏斗向浆液容器内注入浆液，完毕后，关闭进浆阀门，将进气阀门用软管与空气压缩机相连，向浆液容器内注入空气至压力表示数达到指定压力后，打开出浆阀门输出浆液。此种控制方式下，向浆液容器内注入浆液时，浆液不可充满整个浆液容器。

当第三个开孔连接进水阀门时，控制方式如下：

保持出浆阀门关闭，打开进浆阀门及进气阀门，通过浆液漏斗向钢制浆液容器注入浆液，完毕后，关闭进气阀门及进浆阀门，打开进水阀门向气囊中灌水直至将气囊中的剩余空气全部赶出，将进水阀门连接到柱塞泵上，柱塞泵以恒定流量向气囊内注水，打开出浆阀门，通过气囊扩张将浆液挤出。此种控制方式下，向浆液容器内注入浆液时，浆液需充满整个浆液容器。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过空气压缩机提供恒定压力的气体，将浆液从容器中压出，实现压力控制的室内注浆方法；通过柱塞泵将恒定流量的水注入气囊中使之膨胀，将外围的浆液挤出容器，实现流量控制的室内注浆方法。通过对空气压缩机压力阀和柱塞泵功率的调节，实现注浆压力和注浆流量的控制，可以在室内试验中进行两种方式控制下的浆液扩散机理及加固、顶升效果的研究，为注浆理论的发展提供试验支撑，为现场注浆参数的选择和注浆的土层适应性提供技术指导。同时，试验装置便于清洁和重复使用。

附图说明

图1是本发明的注浆装置示意图。

图2是压力控制注浆示意图；

图3是流量控制注浆示意图；

图4是法兰盘结构示意图。

图中：1、钢制浆液容器，2、法兰盘，3、支架，4、连接螺栓，5、气囊，6、浆液，7、进浆阀门，8、进水阀门，9、进气阀门，10、出浆阀门，11、浆液漏斗，12、柱塞泵，13、空气压缩机，14、压力表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

试验装置图如图1所示。当进行压力控制式注浆时，按照图2所示对装置进行组装，具体操作为：卸下气囊5，将进水阀门8替换为压力表14，打开进浆阀门7和进气阀门9，通过浆液漏斗11向浆液容器1内注入适量浆液，关闭进浆阀门7后，将进气阀门9用软管与空气压缩机13相连，向容器内注入空气至压力表14达到指定压力后，打开出浆阀门10输出浆液。

当进行流量控制式注浆时，按照图3所示对装置进行组装，具体操作为：将气囊5和进水阀门8安装好，打开进气阀门9，通过浆液漏斗11向钢制浆液容器1注满拌好的水泥浆液6，然后关闭进气阀门9，将气囊5的剩余空间用水填满，将进水阀门8连接到柱塞泵12上，柱塞泵12以恒定流量向气囊5内注水，打开出浆阀门10，通过气囊扩张将浆液挤出。

本发明的工作过程如下：

在使用本设备进行室内注浆试验研究时，首先根据试验要求配置给定水灰比的浆液(水灰比不小于0.5，避免发生离析)。如果采用压力控制的注浆方式，首先根据浆液密度和需要注浆的体积计算出所需注出的浆液质量。卸下气囊5，将进水阀门8替换为压力表14，将出浆阀门10通过塑料管连接到需要注浆的模型装置上，保持出浆阀门10的关闭。检查密封性能完好后，将装置置于电子秤上，打开进浆阀门7和进气阀门9，通过浆液漏斗11向浆液容器1内注入定量浆液，使浆液面高度约为容器总高度的1/2。关闭进浆阀门7后，将进气阀门9用软管与空气压缩机13相连，打开进气阀门7，启动空气压缩机13，调节调压阀至设定的注浆压力，待法兰盘2上的压力表14达到设定的注浆压力时，读取电子秤的读数，匀速打开出浆阀门10，使浆液均匀流出。观察电子秤的读数达到设定值时，关闭出浆阀门10，将空气压缩机13的调压阀完全放松，排空浆液容器1中的压缩空气，使气压降到正常大气压值，用扳手拧开连接螺栓4，取下法兰盘2，打开出浆阀门10，向注浆容器1内注入足量清水进行冲洗。

如果采用流量控制注浆方式，将气囊5和进水阀门8安装好，关闭出浆阀门10，检查装置密封性。打开进气阀门9，通过浆液漏斗11向钢制浆液容器1注入拌好的水泥浆液6至完全充满，然后关闭进气阀门9和进浆阀门7，用漏斗向气囊5内注水，填满气囊的剩余空间后，将进水阀门8通过塑料管连接到柱塞泵12上，柱塞泵12的进水口浸入水中，打开柱塞泵12将塑料管内充满水。注浆时，通过柱塞泵额定流量和所需注浆量计算需要的注浆时间，开启柱塞泵12，同时打开出浆阀门10，规定时间后注浆完成，关闭柱塞泵。用扳手拧开连接螺栓4，取下法兰盘2，打开出浆阀门10，向注浆容器1内注入足量清水进行冲洗。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种流量‑压力两控式室内试验注浆装置，包括钢制浆液容器、法兰盘、支架、进浆阀门、进气阀门、出浆阀门、浆液漏斗；还包括可拆卸的气囊、压力表、进水阀门、柱塞泵和空气压缩机；本发明通过不同的连接方式和进浆阀门、进气阀门和进水阀门的不同开关形式，实现流量控制和压力控制两种不同的室内注浆试验方式。将气囊通过气囊接口与柱塞泵连接，将调制好的浆液通过进浆阀门将容器注满，关闭进气阀门，通过柱塞泵向气囊内以恒定流量注水实现恒定流量的注浆方式。将气囊卸下，关闭气囊接口，将定量浆液注入容器内，进气阀门连接空气压缩机，通过空气压缩机提供的恒压气体实现恒定压力的注浆方式。

技术研发人员：龚晓南;朱旻;单通;刘世明
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2017.06.02
技术公布日：2017.08.29