多孔介质渗透注浆多参数监测装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔介质渗透注浆多参数监测装置及其试验方法。
【背景技术】
[0002]随着我国基础设施建设的深入开展，地下工程项目越来越多，而面临的地质条件也日趋复杂。其中，软弱砂土层因其结构松散破碎、自承载能力差、富水性强，成为了常遇的不良地质问题，严重影响了地下工程的建设和运营。
[0003]注浆法作为一种比较成熟的技术手段，在各领域得到了广泛的应用和发展。采用注浆法治理软弱砂土层的核心问题是浆液的有效扩散和充填，由于孔隙介质渗透系数一般较小，对注浆材料和工艺技术均提出了较高的要求，因此是注浆工程领域的一项世界性的技术难题。
[0004]目前，国内外学者研制了一系列的试验装置，一定程度上推动了多孔介质注浆理论的发展，对工程实践提供了指导。
[0005](I) ((INTERNAT1NAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS INGEOMECHANICS)) 2001年第25期介绍了瑞士一种三维柱状模型。圆柱体Φ = 150cm、h =120cm，上、下两面加盖，内部预设Φ = 40mm的注浆管，注浆管中轴线与圆柱体中轴线重合，于注浆管中心±20cm的范围内钻设40个Φ = 5mm的圆孔，可监测不同扩散距离处的压力变化和位移变化。
[0006](2)中国专利CN 104458506 A介绍了一种岩土体中注浆浆液扩散范围测控方法，通过布设的温度测量点来实现注浆浆液扩散和赋存的监测及反馈，温度测量点可以通过注浆钻孔、专用测量钻孔或无接触表面等方式布设，温度测量点的不同时刻的温度变化特征间接反映了浆液的扩散及凝固特征，从而实现浆液扩散范围的监测，进而实时控制注浆压力、注楽量等参数。
[0007](3)中国专利CN 204041117 U介绍了一种注浆施工过程中多参数实时监测控制仪，其第一压力传感器放置在浆液桶的侧桶的保护筒里，将压力值转换成电信号，电信号通过软钢管内部的线路传输至显示装置；第二压力传感器通过注浆栗连接到浆液管上，将压力值转换成电信号，电信号通过数据线传输至显示装置。
[0008]综合分析上述单位的试验装置，存在以下不足之处:
[0009]1.三维柱状模型的圆柱面及上、下面均为光滑面，未消除装置的边壁效应。
[0010]2.利用浆液温度传导性来监测扩散过程时，若浆液温度传导性较差或浆液化学反应热较低时，监测误差较大且精度不高。
[0011]3仅采用压力传感器对注浆过程进行监控，且安装在浆液桶中的压力传感器并无实际的利用价值。
[0012]4.装置设计较简单，功能单一，仅可监测一个或某几个注浆参数。
[0013]5.装置的可调性较差，适用范围较窄。
【发明内容】
[0014]本发明为了解决上述问题，提出了一种多孔介质渗透注浆多参数监测装置及其试验方法，本发明解决了多孔介质渗透注浆过程中关键参数的监测问题，与前人研究相比，本发明监测参数多样化、监测精度高、消除装置边壁效应、装置尺寸可调及操作简便。
[0015]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0016]一种多孔介质渗透注浆多参数监测装置，包括注浆装置、进口舱室、钢管、出口舱室、连接件、测压装置、温度测量装置、称重装置和流量测量装置，其中，注浆装置连接进口舱室，进口舱室通过连接件连接钢管一端，钢管的另一端通过连接件连接出口舱室，进口舱室与钢管的连接处和出口舱室与钢管的连接处均设有过滤板，钢管上设置有测压装置，钢管下端连接出浆管，出浆管下设置有体积测量装置，体积测量装置设置于称重装置上方，出口舱室设置的过滤板连接有螺杆，螺杆上设置有下盘根盒，出口舱室设置有流量测量装置。
[0017]所述钢管有多个，钢管之间通过连接件连接。
[0018]所述连接件为卡箍接头。
[0019]所述过滤板包括多孔板和滤网，其中，滤网设置在靠近钢管的一侧。
[0020]所述多孔板圆孔直径Φ = 4mm。
[0021]所述钢管内径Φ = 100mm,内壁进行磨砂处理且均匀涂抹黄油，采用钢环焊接式快速卡箍接头连接各单体柱形钢管。
[0022]所述称重装置为电子秤，温度测量装置、体积测量装置和出浆管均设置于电子秤上。
[0023]所述注浆装置为注浆栗，注浆栗与进口舱室通过单向截止阀门和注浆管相连。
[0024]一种基于上述监测装置的试验方法，包括以下步骤:
[0025](I)组装多孔介质注浆装置:使用连接件连接进口舱室、钢管和出口舱室，钢管内填充实验材料，注浆装置连接进口舱室，出口舱室处设置螺杆和出浆管，在进口舱室与出口舱室处放置过滤板；
[0026](2)安装检测装置，在出口舱室设置流量测量装置，钢管上设置测压装置、温度测量装置和体积测量装置，将温度测量装置和体积测量装置放置在称重装置上；
[0027](3)检测试验装置的密封性、检测测压装置、温度测量装置、称重装置和流量测量装置的可行性、测定试验材料的初始参数；
[0028](4)注浆过程中通过测压装置采集不同距离处浆液的压力数据，通过温度测量装置采集浆液的温度数据，通过称重装置和体积测量装置采集浆液的密度数据，通过流量测量装置采集浆液的流速数据；
[0029](5)拆分钢管，取芯后进行无侧限抗压强度试验或抗渗性试验。
[0030]所述步骤(I)中，具体方法为:通过单向截止阀门和注浆管将注浆栗与进口舱室连接，然后放置多孔板和滤网于进口舱室；使用卡箍接头将进口舱室与钢管连接，填充试验材料与连接钢管同步进行；达到设计长度时，使用钢环焊接式快速卡箍接头将钢管与出口舱室相连，出口舱室同样放置滤网和多孔板，并将全螺纹压密螺杆旋转到最底部。
[0031]本发明的有益效果为:
[0032](I)本发明的多孔介质渗透注浆监测装置，各单体柱形钢管通过钢环焊接式快速卡箍接头相连，保证了装置的直立性；钢管内部磨砂处理并涂抹黄油，消除装置的边壁效应；出口舱室的全螺纹压密螺杆保证试验材料处于密实状态；可实时监测浆液运移过程中压力、密度、温度、流速参数；
[0033](2)本发明研究了多孔介质渗透注浆多参数监测装置及其试验方法，解决了多孔介质渗透注浆过程中关键参数的监测问题，与前人研究相比，本发明监测参数多样化、监测精度高、消除装置边壁效应、装置尺寸可调及操作简便；
[0034](3)可以监测浆液在不同时间、不同扩散距离处的压力、温度、密度、流速参数，且监测精度较高；
[0035](4)装置设计简单，通过钢环焊接式快速卡箍接头可快速组装，可通过调整单体注浆钢管的数量来调节注浆装置的长度，适用范围较广；
[0036](5)注浆试验结束后，可进行注浆加固体的渗透性试验，试验装置利用率高。
【附图说明】
[0037]图1是本发明结构示意图；
[0038]其中1.注浆栗；2.单向截止阀；3.注浆管；4.进口舱