三维可视化动水注浆模型试验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维可视化动水注浆模型试验系统，包括试验台架、注浆系统、供水水箱、接水水箱。试验台架由六个侧壁采用模块化螺栓连接，试验台架内部紧贴内壁放置钢化玻璃箱，透过钢化玻璃可动态观察浆液的扩散状态；注浆系统由空压机、承压筒及注浆管构成，利用空气压力提供稳定注浆压力；供水水箱提供模型试验动水环境。本实用新型研究了三维可视化动水注浆模型试验系统及其试验方法，实现了可视条件下动水环境中的注浆模拟。与前人的研究相比，该系统成功实现了可视条件下动水环境中的注浆模拟，得出的相关结论更符合工程实际。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种三维可视化动水注浆模型试验系统。 三维可视化动水注浆模型试验系统
【背景技术】
[0002] 注浆是一种在地下工程中加固软弱破碎围岩及封堵地下水的有效手段，针对注浆 理论我国学者开展了大量的模型试验研究工作，但也存在一些不足，注浆模型试验一般是 在静水或无水环境中进行的，这与实际中很多注浆工程均是在流动地下水环境中实施相矛 盾，而且大多数注浆模型实验均是在封闭环境中进行，无法直观地观察浆液扩散情况。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种三维可视化动水注浆 模型试验系统。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
[0005] -种三维可视化动水注浆模型试验系统，包括试验台架、注浆系统、供水水箱、接 水水箱，试验台架由六个模块化侧壁通过螺栓连接组成一方形框架体，试验台架内部紧贴 内壁放置钢化玻璃箱，透过钢化玻璃可动态观察浆液的扩散状态；所述注浆系统与预埋在 钢化玻璃箱内填料中的注浆管连通，供水水箱与试验台架上部直通至钢化玻璃箱内的若干 进水孔相通；钢化玻璃箱底部设有若干自由出流孔，自由出流孔下方设有相对应的接水水 箱；
[0006] 所述试验台架的模块化侧壁通过钢肋板镂空焊接而成，通过镂空部分能够观察钢 化玻璃水箱内浆液的扩散过程；
[0007] 所述钢化玻璃箱的上侧为活动式钢化玻璃板，便于预埋注浆管及填料，填料完成 后，钢化玻璃箱与活动式钢化玻璃板通过玻璃胶密封。
[0008] 钢化玻璃箱的上部钢化玻璃板上间隔预留若干进水孔，与进水孔相对的下部钢化 玻璃板上间隔预留若干自由出流孔，在钢化玻璃箱的一个侧面上预留供安装注浆管使用的 通过孔；钢化玻璃箱与试验台架之间均匀布置等厚橡胶条，使试验台架对钢化玻璃箱有均 匀的支撑力。
[0009] 供水水箱设置在可调节高度的支架上，供水水箱通过送水管与钢化玻璃箱的进水 孔连接，通过调节水箱高度来调节进水压力，送水管上设有送水阀门。
[0010] 注浆系统包括空压机、承压筒及注浆管，承压筒为上下焊接钢板密封的圆筒，承压 筒上部设置两个接口，分别连接空压机与送浆阀门；空压机与承压筒通过输气管连接，承压 筒与注浆管通过输浆软管连接，输浆软管上设置进浆阀门及压力表；承压筒中储存一部分 浆液，通过控制空压机输出恒定的空气压力，恒定的空气压力作用在浆液上进而保持恒定 的注浆压力。
[0011] 接水水箱与自由出流孔通过软管连接，在实验过程中定时记录接水水箱的质量变 化，从而监测模型中的液体流出速率。
[0012] 一种三维可视化动水注浆模型试验系统试验方法，包括以下步骤：
[0013] (1)组装模型试验系统，将钢化玻璃箱置入试验台架中，连接相关管路，将试验台 架、供水水箱、承压筒、空压机和接水水箱连接完毕；
[0014] (2)预埋注浆管并填料，填料之后安装活动式钢化玻璃板并密封；
[0015] (3)调节供水水箱高度，打开送水阀门，使模型中形成稳定流场；
[0016] (4)将浆液通过送浆阀门灌入承压筒中，打开空压机输出压力空气到承压筒中；
[0017] (5)打开进浆阀门，开始注浆，注浆过程中透过钢化玻璃板观察浆液扩散过程
[0018] (6)模型试验结束，进行拆模等后续工作。
[0019] 本实用新型的注浆系统利用空气压力提供稳定注浆压力；供水水箱提供试验动水 环境。
[0020] 本实用新型中的空压机为现有设备，在此不再赘述。
[0021] 本实用新型研究了三维可视化动水注浆模型试验系统及其试验方法，实现了可视 条件下动水环境中的注浆模拟。与前人的研究相比，该系统成功实现了可视条件下动水环 境中的注浆模拟，得出的相关结论更符合工程实际。
[0022] 本实用新型的有益效果是
[0023] 1、能成功实现动水条件下的渗透注浆及劈裂注浆模拟过程；
[0024] 2、采用钢化玻璃箱作为容器可以实现浆液扩散过程的动态观察。
[0025] 3、采用空气压力作为注浆动力，保证压力恒定。
[0026] 4、可以通过调节供水水箱高度调节动水流速，均匀布置进水孔和自由出流孔使模 型中的水流速度更均匀。
[0027] 5、采用模块化的组装方式，方便安装与拆卸。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为模型试验系统整体结构示意图；
[0029] 图2(a)为试验台架主视图；
[0030] 图2(b)为试验台架侧视图；
[0031] 图2(c)为试验台架俯视图；
[0032] 图3为钢化玻璃水箱结构图；
[0033] 1--试验台架；2--供水水箱；3--接水水箱；4--钢化玻璃箱；5--空压 机；6--承压筒；7--注浆管；8--钢肋板；9--进水孔；10--自由出流孔；11-- 通过孔；12--支架；13--输气管；14--输浆软管；15--送水阀门；16--压力表； 17--进浆阀门；18--螺栓；19--空气；20--浆液；21--送水管；22--送浆阀门； 23--活动式钢化玻璃板；24--玻璃胶。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0035] 如图1-图3所示，三维可视化动水注浆模型试验系统，包括试验台架1、注浆系统、 供水水箱2、接水水箱3,试验台架1由六个模块化侧壁通过螺栓连接组成一方形框架体，试 验台架1内部紧贴内壁放置钢化玻璃箱4,透过钢化玻璃可动态观察浆液的扩散状态；所述 注浆系统与预埋在钢化玻璃箱4内填料中的注浆管7连通，供水水箱2与试验台架1上部 直通至钢化玻璃箱4内的若干进水孔9相通；钢化玻璃箱4底部设有若干自由出流孔10， 自由出流孔10下方设有相对应的接水水箱3 ;试验台架1的模块化侧壁通过钢肋板8镂空 焊接而成，通过镂空部分能够观察钢化玻璃水箱4内浆液的扩散过程；
[0036] 钢化玻璃箱4的上侧为活动式钢化玻璃板23,便于预埋注浆管及填料，填料完成 后，钢化玻璃箱4与活动式钢化玻璃板23通过玻璃胶24密封。钢化玻璃箱4上部的活动 式钢化玻璃板23上间隔预留若干进水孔9,与进水孔9相对的下部钢化玻璃板上间隔预留 若干自由出流孔10,在钢化玻璃箱4的一个侧面上预留供安装注浆管7使用的通过孔11 ; 钢化玻璃箱4与试验台架1之间均匀布置等厚橡胶条，使试验台架1对钢化玻璃箱4有均 匀的支撑力。
[0037] 供水水箱2设置在可调节高度的支架12上，供水水箱2通过送水管21与钢化玻 璃箱4的进水孔9连接，通过调节水箱高度来调节进水压力，送水管21上设有送水阀门15。
[0038] 注浆系统包括空压机5、承压筒6及注浆管7,承压筒6为上下焊接钢板密封的圆 筒，承压筒6上部设置两个接口，分别连接空压机5与送浆阀门22 ;空压机5与承压筒6通 过输气管13连接，承压筒6与注浆管7通过输浆软管14连接，输浆软管14上设置进浆阀 门17及压力表16 ;承压筒6中储存一部分浆液，通过控制空压机5输出恒定的空气压力， 恒定的空气压力作用在浆液上进而保持恒定的注浆压力。
[0039] 接水水箱3与自由出流孔10通过软管连接，在实验过程中定时记录接水水箱3的 质量变化，从而监测模型中的液体流出速率。
[0040] 三维可视化动水注浆模型试验系统试验方法，包括以下步骤：
[0041] (1)组装模型试验系统，将钢化玻璃箱4置入试验台架中，连接相关管路，将试验 台架1、供水水箱2、承压筒6、空压机5、接水水箱3连接完毕；
[0042] (2)预埋注浆管7并填料，填料之后安装活动式钢化玻璃板23并密封。
[0043] (3)调节供水水箱2高度，打开送水阀门15,使模型中形成稳定流场。
[0044] (4)将一定量的浆液20通过送浆阀门22灌入承压筒中，打开空压机5按一定压力 输出空气压力到承压筒6中。
[0045] (5)打开进浆阀门17,开始注浆，注浆过程中透过钢化玻璃板观察浆液扩散过程。
[0046] (6)模型试验结束，进行拆模等后续工作。
[0047] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【权利要求】
1. 一种三维可视化动水注浆模型试验系统，其特征是，包括试验台架、注浆系统、供水 水箱、接水水箱，试验台架由六个模块化侧壁通过螺栓连接组成一方形框架体，试验台架内 部紧贴内壁放置钢化玻璃箱，透过钢化玻璃可动态观察浆液的扩散状态；所述注浆系统与 预埋在钢化玻璃箱内填料中的注浆管连通，供水水箱与试验台架上部直通至钢化玻璃箱内 的若干进水孔相通；钢化玻璃箱底部设有若干自由出流孔，自由出流孔下方设有相对应的 接水水箱； 所述试验台架的模块化侧壁通过钢肋板镂空焊接而成，通过镂空部分能够观察钢化玻 璃水箱内浆液的扩散过程； 所述钢化玻璃箱的上侧为活动式钢化玻璃板，便于预埋注浆管及填料，填料完成后，钢 化玻璃箱与活动式钢化玻璃板通过玻璃胶密封； 钢化玻璃箱的上部钢化玻璃板上间隔预留若干进水孔，与进水孔相对的下部钢化玻璃 板上间隔预留若干自由出流孔，在钢化玻璃箱的一个侧面上预留供安装注浆管使用的通过 孔；钢化玻璃箱与试验台架之间均匀布置等厚橡胶条，使试验台架对钢化玻璃箱有均匀的 支撑力。
2. 如权利要求1所述的三维可视化动水注浆模型试验系统，其特征是，供水水箱设置 在可调节高度的支架上，供水水箱通过送水管与钢化玻璃箱的进水孔连接，通过调节水箱 高度来调节进水压力，送水管上设有送水阀门。
3. 如权利要求1所述的三维可视化动水注浆模型试验系统，其特征是，注浆系统包括 空压机、承压筒及注浆管，承压筒为上下焊接钢板密封的圆筒，承压筒上部设置两个接口， 分别连接空压机与送浆阀门；空压机与承压筒通过输气管连接，承压筒与注浆管通过输浆 软管连接，输浆软管上设置进浆阀门及压力表；承压筒中储存一部分浆液，通过控制空压机 输出恒定的空气压力，恒定的空气压力作用在浆液上进而保持恒定的注浆压力。
4. 如权利要求1所述的三维可视化动水注浆模型试验系统，其特征是，接水水箱与自 由出流孔通过软管连接。
【文档编号】G01N33/38GK203881763SQ201420219289
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】张霄, 张连震, 韩伟伟, 刘军, 刘人太, 李鹏, 张伟杰, 王凯 申请人:山东大学