一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置的制作方法

1.本实用新型属于岩溶处理施工技术领域，具体设计一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置。


背景技术：

2.在岩溶处理问题上，注浆技术的应用越来越广泛。由于注浆过程属于隐蔽工程，所涉及的地层条件复杂难以科学的指导注浆的设计、施工以及注浆工作的效果评价，大多依靠人工经验，导致在实际施工中注浆效果难以达到预期目标以及注浆材料浪费严重等不良现象。模拟注浆试验可以比较真实、直观的反应浆液的扩散情况，常见的模拟注浆试验主要是针对裂隙、松散土层、桩基等，而对于溶洞内注浆的模拟试验很少，无法测试浆液在不同水流速度下的抗水冲刷能力以及无法观测浆液在无限制空洞内的扩散堆积情况。


技术实现要素：

3.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置用于研究动水条件下浆液在溶洞的扩散情况；
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供以下的技术方案：
5.本实用新型提供了一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置，
6.所述试验装置包括制浆注浆一体化单元、注浆腔体单元、动水单元、废液收集单元和信息监测单元，
7.所述制浆注浆一体化单元，用于制备注浆浆体，
8.所述注浆腔体单元，用模拟被注浆的溶洞环境，
9.所述动水单元，用于向所述注浆腔体单元实时注入水流，模拟水流冲刷环境，
10.所述废液收集单元，用于收集所述浆腔体单元排出的废液，
11.所述信息监测单元，用采集模拟过程的实时实验数据，通过分析计算得到浆液留存率，
12.其中，所述制浆注浆一体化单元通的管路与所述注浆腔体单元的注浆口连接，
13.所述动水单元通过管路与所述注浆腔体单元的动水入口连接，所述废液收集单元通过管路分别于所述注浆腔体单元的排水口连接，所述信息监测单元的数据采集装置分别设置在上述管路上用以采集管路的数据信息。
14.可选的，所述制浆注浆一体化单元包括制浆桶、电机、原料口、第一空压机，所述制浆桶的上端设置有原料口，所述原料口用以通入原料配置成浆液，所述电机设置在所述原料口的一侧，所述电机的输出轴贯穿所述制浆桶上端侧壁，且延伸至所述制浆桶内，位于所述制浆桶内的所述电机的输出轴上设置有转轴，所述转轴上设置有搅拌叶片，所述第一空压机设置在所述制浆桶的一侧，所述第一空压机用以将所述制浆桶内的浆液通过出浆管路输送至所述注浆腔体单元内。
15.可选的，所述注浆腔体单元包括注浆腔体和支架，所述注浆腔体底部为钢板，三面
为有机玻璃板，另外一面为出水口，所述有机玻璃的表面设置有刻度线，连接所述动水单元的一侧面底部布置有进水口，所述支架设置在所述注浆腔体的上端，所述支架可实现固定所述制浆注浆一体化单元上的所述出浆管路以及在移动所述出浆管路的作用。
16.可选的，所述动力单元包括储水桶、第二空压机、注水管、补水口，所述储水桶的侧壁设置有出水管，所述出水管与所述动水单元的进水口相连通，所述储水桶的上端设置有补水口，所述补水口用以将水源通入至所述储水桶内，所述第二空压机设置在所述储水桶的一侧，所述第二空压机用以将所述储水桶内的水液通过所述出水管输送至所述注浆腔体内。
17.可选的，所述废液收集单元为带有刻度尺的废液收集池，所述废液收集池位于所述注浆腔体的出水口一侧，所述废液收集池的上端低于所述注浆腔体的出水口下端。
18.可选的，所述注浆腔体底部所述钢板上预留有可放入所述有机玻璃板的凹槽，同时加入垫圈防止所述有机玻璃板与底部所述钢板连接处漏水，所述注浆腔体的侧壁所述进水口设置若干个。
19.可选的，所述信息监测单元包括第一压力表、第二压力表、第一电磁流量计、第二电磁流量计，所述第一压力表设置在所述第一空压机上，所述第二压力表分别设置在所述储水桶与所述第二空压机上，所述第一电磁流量计设置在所述出浆管路上，所述第二电磁流量计设置在所述储水桶侧壁的所述出水管上。
20.本实用新型有益效果
21.本实用新型可以准确测试浆液在不同水流速度下的抗水冲刷能力以及观测浆液在无限制空洞内的扩散堆积情况，通过注浆腔体上的刻度可以测量浆液的扩散范围，探索动水条件下溶洞注浆浆液的扩散模型。
附图说明
22.图1为本实用新型框架结构示意图。
23.图2为本实用新型主观结构示意图。
24.附图标记说明：1-制浆桶，2-电机，3-原料口，4-第一空压机，5-出浆管路，6-注浆腔体，7-钢板，8-有机玻璃板，9-储水桶，10-第二空压机，11-出水管，12-补水口，13-废液收集池，14-第一压力表，15-第二压力表，16-第一电磁流量计，17-第二电磁流量计。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例
27.如图1-图2所示，本实用新型提供了一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置，
28.所述试验装置包括制浆注浆一体化单元、注浆腔体单元、动水单元、废液收集单元和信息监测单元，
29.所述制浆注浆一体化单元，用于制备注浆浆体，所述制浆注浆一体化单元包括制浆桶1、电机2、原料口3、第一空压机4，所述制浆桶1的上端设置有原料口3，所述原料口3用以通入原料配置成浆液，所述电机2设置在所述原料口3的一侧，所述电机2的输出轴贯穿所述制浆桶1上端侧壁，且延伸至所述制浆桶1内，位于所述制浆桶1内的所述电机2的输出轴上设置有转轴，所述转轴上设置有搅拌叶片，所述第一空压机4设置在所述制浆桶1的一侧，所述第一空压机4用以将所述制浆桶1内的浆液通过出浆管路5输送至所述注浆腔体单元内，
30.所述注浆腔体单元，用模拟被注浆的溶洞环境，所述注浆腔体单元包括注浆腔体6和支架，所述注浆腔体6底部为钢板7，三面为有机玻璃板8，另外一面为出水口，所述有机玻璃板8的表面设置有刻度线，连接所述动水单元的一侧面底部布置有进水口，所述支架设置在所述注浆腔体6的上端，所述支架可实现固定所述制浆注浆一体化单元上的所述出浆管路5以及在移动所述出浆管路5的作用，所述注浆腔体6底部所述钢板7上预留有可放入所述有机玻璃板8的凹槽，同时加入垫圈防止所述有机玻璃板8与底部所述钢板7连接处漏水，所述注浆腔体6的侧壁所述进水口设置若干个，
31.所述动水单元，用于向所述注浆腔体6单元实时注入水流，模拟水流冲刷环境，所述动力单元包括储水桶9、第二空压机10、出水管11、补水口12，所述储水桶9的侧壁设置有出水管11，所述出水管11与所述动水单元的进水口相连通，所述储水桶9的上端设置有补水口12，所述补水口12用以将水源通入至所述储水桶9内，所述第二空压机10设置在所述储水桶9的一侧，所述第二空压机10用以将所述储水桶9内的水液通过所述出水管11输送至所述注浆腔体6内，
32.所述废液收集单元，用于收集所述浆腔体单元排出的废液，所述废液收集单元为带有刻度尺的废液收集池13，刻度尺可直接读取废液收集池13中物体体积，所述废液收集池13位于所述注浆腔体6的出水口一侧，所述废液收集池13的上端低于所述注浆腔体6的出水口下端，
33.所述信息监测单元，用采集模拟过程的实时实验数据，通过分析计算得到浆液留存率，所述信息监测单元包括第一压力表14、第二压力表15、第一电磁流量计16、第二电磁流量计17，所述第一压力表14设置在所述第一空压机4上，所述第二压力表15分别设置在所述储水桶9与所述第二空压机10上，所述第一电磁流量计16设置在所述出浆管路5上，所述第二电磁流量计17设置在所述储水桶9侧壁的所述出水管11上，通过第一压力表14、第一电磁流量计16可实现实时监测注浆过程中的注浆压力和流量，通过第二流量计和第二压力表15可实现实时监测注浆过程中的动水单元中压力和流量；
34.其中，所述制浆注浆一体化单元通的管路与所述注浆腔体6单元的注浆口连接，
35.所述动水单元通过管路与所述注浆腔体6单元的动水入口连接，所述废液收集单元通过管路分别于所述注浆腔体6单元的排水口连接，所述信息监测单元的数据采集装置分别设置在上述管路上用以采集管路的数据信息，
36.制浆桶1为浆液的产生和初始移动位置，在制浆桶1中完成浆液配制后，关闭原料口3的阀门，打开第一空压机4开始泵送浆液，浆液通过出浆管路5从制浆桶1中流入注浆腔体6；
37.在浆液开始泵送前，先要设置动水环境，打开动水单元中的第二空压机10，使储水
箱内的水流流入注浆腔体6中形成动态水流，然后注浆腔体6内的水液流入废液收集池13中从而形成稳定的动水条件，
38.所述废液收集单元为带有刻度尺的废液收集池13，所述废液收集池13位于所述注浆腔体6的出水口一侧，所述废液收集池13的上端低于所述注浆腔体6的出水口下端，通过读取前后刻度的变化来确定流入废液池中的水和浆液的体积v3；
39.所述信息监测单元包括第一压力表14、第二压力表15、第一电磁流量计16、第二电磁流量计17，所述第一压力表14设置在所述第一空压机4上，所述第二压力表15分别设置在所述储水桶9与所述第二空压机10上，所述第一电磁流量计16设置在所述出浆管路5上，所述第二电磁流量计17设置在所述储水桶9侧壁的所述出水管11上，通过第一压力表14、第一电磁流量计16可实现实时监测注浆过程中的注浆压力和流量v1，通过第二流量计和第二压力表15可实现实时监测注浆过程中的动水系统中压力和流量v2；
40.本实用新型用于实施例的一种用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验装置可用来测试浆液在动水条件下的留存率，具体的试验方法为：
41.步骤一：组装、调试试验装置
42.首先组装浆腔体单元，将有机玻璃板8放入留有凹槽的底部钢板7中并贴好密封橡胶圈，将固定出浆管路5的支架组装好；然后检查制浆注浆一体化单元中的第一空压机4、制浆桶1中电机2和搅拌叶片工作是否正常，检查动水单元中的第二空压机10工作是否正常、储水箱封闭性如何，检查废液收集池13中是否还有足够的空间，检查各压力表、流量计是否正常工作，将出浆管路5通过支架固定好；
43.步骤二：配制浆液以及形成稳定动态水流
44.往制浆注浆一体化单元中的制浆储中加入浆液原料，加好原料后封闭制浆储浆桶开动电机2开始搅拌原料制作浆液，在浆液搅拌均匀前几分钟，打开动水系统中的第二空压机10，使储水箱中的水流入注浆腔体6然后再流入废液收集池13中从而形成稳定的动水条件。
45.步骤三：注浆模拟
46.打开制浆注浆一体化单元中的第一空压机4，使浆液通过出浆管路5注入到注浆腔体6中，观察第一空压机4中的第一压力表14，注浆压力应该≤0.5mpa，同时观察注浆腔体6中浆液的扩散状态，注浆完成后，首先关闭制浆注浆一体化单元中的第一空压机4，然后让浆液在动水条件下受到动水单元输送来的水冲刷10min后关闭动水单元中的第二空压机10；
47.步骤四：收集数据，计算浆液留存率q
48.分布读取制浆注浆一体化单元中的第一电磁流量计16的读数v1、动水单元中第二电磁流量计17的读数v2、废液收集系统中废液池中的读数v3。
49.浆液在水流冲刷下的留存率η计算公式为：
50.η＝(v2－v3+v1)/v2
×
100％
51.根据本实用新型以上测试浆液留存率的实验方法，可以准确测试浆液在不同水流速度下的抗水冲刷能力以及观测浆液在无限制空洞内的扩散堆积情况，通过注浆腔体6上的刻度可以测量浆液的扩散范围，探索动水条件下溶洞注浆浆液的扩散模型。
52.根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的用于模拟动水条件下溶洞注浆的试验
装置，可以用来准确测试浆液在不同水流速度下的抗水冲刷能力以及为探索动水条件下溶洞注浆浆液的扩散模型提供数据。
53.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。