一种级配碎石中单孔注浆扩散试验装置的制作方法

本发明涉及铁路路基工程领域，尤其涉及一种级配碎石中单孔注浆扩散试验装置。

背景技术：

聚氨酯因其具有具有自重轻、反应成型快、膨胀力大、强度高且可控、耐久性优良等工程特性，被广泛应用于地基加固、公路路面脱空、堤坝防渗处理、隧道堵漏加固等领域。鉴于其在房建工程、水利工程、公路工程、地下工程中的成功应用，工程实践者将其引入到铁路线下基础病害整治工程领域。当前针对于聚氨酯注浆扩散试验研究成果主要集中在水利、公路路基路面、隧道工程领域，其注浆介质多为天然岩土与岩石。铁路基床是由筛选后的级配碎石按一定的压实度填筑而成，其介质特性与天然岩石、岩土大不相同，因此现有的注浆扩散试验无法模拟级配碎石中的扩散形态。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种级配碎石中单孔注浆扩散试验装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括注浆系统、注浆试样模具、监测系统，所述注浆系统由注浆泵、浆液桶、注浆管组成；所述注浆试样模具由注浆腔体、密封夹具、支架、浆液收集器组成，所述监测系统由高清ccd相机、相机支架、图像处理计算机构成；所述浆液桶的出料端与所述注浆泵的进料端连接，所述注浆泵的出料端通过所述注浆管与所述注浆腔体连接，所述注浆腔体的上端设置所述密封夹具，所述注浆腔体的下端位于所述支架上，所述注浆腔体的下端出口通过出浆管连接所述浆液收集器，所述注浆腔体为透明材质，所述高清ccd相机固定于所述相机支架上，所述高清ccd相机拍摄所述注浆腔体，所述高清ccd相机的视频信号传输端与所述图像处理计算机连接。

所述注浆管为透明材质，并在注浆模具入口处设置有压力阀表，实时监测注浆压力变化。

注浆腔体是由钢化玻璃制作而成的圆柱体，以便于实时监测浆液扩散动态过程，所述的注浆腔体通过螺栓与上、下端的密封夹具相连接，所述的密封夹具由钢化玻璃制作而成，并预留有螺栓连接孔。

所述的浆液收集器由玻璃容器及高精度的电子天平构成。

所述的高清ccd相机设置于试验装置的周围，沿试验装置的前后左右各布置一台，采集的数据实时输送至计算机；所述的图像处理计算机通过高清ccd相机实时传输的图像，监测注浆扩散动态过程，获取注浆过程中浆液扩散运动特征。

所述的注浆泵注浆压力、流量可控。

所述单孔注浆扩散试验装置的试验方法包括以下步骤：

s1：筛选试验所需的级配碎石，并按试验设计的压实度在注浆模具中填筑压实；

s2：将已装填级配碎石的模具安置在支架上，拧紧上下密封夹具，为防止漏浆，可在夹具与端部之间安放橡胶垫片；

s3：配置双组分聚氨酯浆液，将其注入到料筒中；

s4：连接注浆管，但此时注浆模具端口处不连，并注浆管出口放置在水桶中，启动注浆泵，以低压进行试注浆，检查各连接口是否有浆液漏出，当注浆管出口有浆液连续均匀排出时，停止试注浆；

s5：将注浆管与注浆模具连接，安置高清ccd相机，并采用数据线与计算机相连，开启实时摄影功能；

s6：启动注浆泵，调节注浆压力至设计值，开始注浆；

s7：当浆液从下部出浆口流出时，停止注浆；

s8：注浆结束后，拆除注浆管道，进行注浆设备的清洗。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种级配碎石中单孔注浆扩散试验装置，与现有技术相比，本发明利用该试验装置，可实时观测注浆动态，模拟不同浆液密度、不同注浆压力、不同注浆量情况下，双组分聚氨酯注浆料在不同压实度的级配碎石中扩散过程，得到双组分聚氨酯在级配碎石中的扩散形态，为在级配碎石中进行聚氨酯注浆设计提供理论基础，具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本发明的结构装置示意图；

图2是本发明的注浆试样模具结构示意图。

图中：1-浆液桶；2-注浆泵；3-注浆管；4-压力表；5-密封夹具；6-注浆腔体；7-支架；8-出浆管；9-玻璃杯；10-电子天平；11-高清ccd相机；12-相机支架；13-图像处理计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明包括注浆系统、注浆试样模具、监测系统，所述注浆系统由注浆泵2、浆液桶1、注浆管3组成；所述注浆试样模具由注浆腔体6、密封夹具5、支架7、浆液收集器组成，所述监测系统由高清ccd相机11、相机支架12、图像处理计算机13构成；所述浆液桶1的出料端与所述注浆泵2的进料端连接，所述注浆泵2的出料端通过所述注浆管3与所述注浆腔体6连接，所述注浆腔体6的上端设置所述密封夹具5，所述注浆腔体6的下端位于所述支架7上，所述注浆腔体6的下端出口通过出浆管8连接所述浆液收集器，所述注浆腔体6为透明材质，所述高清ccd相机11固定于所述相机支架12上，所述高清ccd相机11拍摄所述注浆腔体6，所述高清ccd相机11的视频信号传输端与所述图像处理计算机13连接。

其中料筒高度为50cm～100cm之间，净直径为30cm，壁厚2cm；并沿侧壁标有刻度线；注浆泵可提供压力区间为0.5mpa～10mpa。

所述注浆管为透明材质，并在注浆模具入口处设置有压力阀表，实时监测注浆压力变化。

注浆腔体是由钢化玻璃制作而成的圆柱体，以便于实时监测浆液扩散动态过程，所述的注浆腔体通过螺栓与上、下端的密封夹具相连接，所述的密封夹具由钢化玻璃制作而成，并预留有螺栓连接孔。注浆腔体内径30cm，高度60cm，壁厚3cm。

所述的浆液收集器由玻璃容器9及高精度的电子天平10构成。

所述的高清ccd相机(相机像素不低于2000万)设置于试验装置的周围，沿试验装置的前后左右各布置一台，采集的数据实时输送至计算机；所述的图像处理计算机通过高清ccd相机实时传输的图像，监测注浆扩散动态过程，获取注浆过程中浆液扩散运动特征。

所述的注浆泵注浆压力、流量可控。

所述单孔注浆扩散试验装置的试验方法包括以下步骤：

s1：筛选试验所需的级配碎石，并按试验设计的压实度在注浆模具中填筑压实；

s2：将已装填级配碎石的模具安置在支架上，拧紧上下密封夹具，为防止漏浆，可在夹具与端部之间安放橡胶垫片；

s3：配置双组分聚氨酯浆液，将其注入到料筒中；

s4：连接注浆管，但此时注浆模具端口处不连，并注浆管出口放置在水桶中，启动注浆泵，以低压进行试注浆，检查各连接口是否有浆液漏出，当注浆管出口有浆液连续均匀排出时，停止试注浆；

s5：将注浆管与注浆模具连接，安置高清ccd相机，并采用数据线与计算机相连，开启实时摄影功能；

s6：启动注浆泵，调节注浆压力至设计值，开始注浆；

s7：当浆液从下部出浆口流出时，停止注浆；

s8：注浆结束后，拆除注浆管道，进行注浆设备的清洗。

利用该试验装置可模拟不同浆液密度、不同注浆压力、不同注浆量情况下，双组分聚氨酯注浆料在不同压实度的级配碎石中扩散过程，监测注浆扩散动态过程，获取注浆过程中浆液扩散运动特征，得到双组分聚氨酯在级配碎石中的扩散形态。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。