浆液留存率测试方法和系统与流程

本申请属于动水注浆，适用于岩溶地区矿山动水高流速的管道流堵水试验研究，尤其涉及一种浆液留存率测试方法和系统。

背景技术：

1、注浆法是防治地下工程水害、加固软弱底层的一种有效技术手段。巷道、岩溶通道等大型地下空腔进行动水注浆时，首先进行骨料灌注，构建骨料堆积体，将地下水流从紊流状态改变为渗流状态，为浆液扩散封堵创造基本条件。注浆浆液依附、粘结、留存在骨料堆积体间隙，作为胶结物质将骨料胶结成固结体，实现封堵过水通道、改变局部地下水环境的预期目的。浆液留存在骨料堆积体中的质量与灌注浆液总体质量的比称为浆液留存率。

2、注浆技术是典型隐蔽工程，浆液灌注进入地质体后，无法准确检测浆液留存率，只能根据堵水率等辅助指标对留存状态做定性判断。室内试验条件下的留存率测试尚无标准流程，且由于目前室内实验过程与实际注浆过程偏差较大获得的浆液留存率不够准确，往往存在较大误差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种浆液留存率测试方法和系统，能够在室内条件下再现了注浆堵水过程，为浆液留存率检测提供了基础工况条件，提高浆液留存率的准确性。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种浆液留存率测试方法，包括：

4、将骨料预先填充在骨料堆积仓内，形成骨料堆积体，并记录骨料的质量；骨料堆积仓置于模拟通道的下游；

5、将预设配比的浆液注入模拟通道中，浆液在模拟通道流动初凝时间后流入骨料堆积仓，直至模拟通道中的水流从管道流变为渗透流时，停止向模拟通道注浆，并获得注入模拟通道的浆液的质量；

6、待浆液固结后，取出骨料堆积仓中的结石体，沥干结石体的水分，并对沥干的结石体进行称重，得到结石体的质量；

7、基于骨料的质量、浆液的质量和结石体的质量确定浆液留存率。

8、在第一方面的一种可实现的方式中，在将预设配比的浆液注入模拟通道中之前，浆液留存率测试方法还包括：

9、根据预设配比的浆液的初凝时间和流动速度，调节模拟通道的长度达到目标长度；目标长度满足预设配比的浆液在模拟通道流动初凝时间之后进入骨料堆积仓。

10、在第一方面的一种可实现的方式中，将预设配比的浆液注入模拟通道中，浆液在模拟通道流动初凝时间后流入骨料堆积仓，直至模拟通道中的水流从管道流变为渗透流时，停止向模拟通道注浆，并获得注入模拟通道的浆液的质量，包括：

11、供水装置提供浆液留存率测试所需的水动力条件；

12、将预设配比的浆液注入模拟通道中，浆液在模拟通道流动初凝时间后流入骨料堆积仓；

13、当水流的动水流量较水流的初始流量达到预设差值时，确定水流从管道流变为渗透流，骨料堆积体对模拟通道形成封堵，停止向模拟通道注浆；

14、在骨料堆积体对模拟通道形成封堵时，获得注入模拟通道的浆液的质量。

15、在第一方面的一种可实现的方式中，骨料堆积仓为单独设置的舱体；

16、将骨料预先填充在骨料堆积仓内，形成骨料堆积体，包括：

17、基于浆液留存率测试中模拟的不同工况条件，在骨料堆积仓中按照预设填充次序，填充不同粒径的骨料，形成不同填充密度的骨料堆积体。

18、在第一方面的一种可实现的方式中，将骨料预先填充在骨料堆积仓内之前，还包括：

19、骨料堆积仓下游的出水管路为渐变式；其中，出水管路的管径从骨料堆积仓的口径渐变为出水管路的最小口径；骨料堆积仓的口径大于出水管路的最小口径。

20、在第一方面的一种可实现的方式中，将骨料预先填充在骨料堆积仓内之前，浆液留存率测试方法还包括：

21、将骨料进行水洗，除去骨料中的杂质。

22、在第一方面的一种可实现的方式中，在将骨料预先填充在骨料堆积仓内之前，浆液留存率测试方法还包括：

23、将工程实际数据概化为测试参数；工程实际数据包括实际地质体、实际动水条件和实际注浆材料；测试参数包括模拟通道的长度、测试动水条件、骨料的粒径、骨料的填充密度和浆液的预设配比；

24、将测试参数应用于浆液留存率测试过程中。

25、第二方面，本申请实施例提供了一种浆液留存率测试系统，作为如第一方面的浆液留存率测试方法的实现装置，包括供水装置、注浆装置、模拟通道、骨料堆积仓和出水装置；

26、供水装置用于提供设定的动水流量的水流，模拟地下水环境；

27、模拟通道与供水装置和注浆装置相连，用于模拟浆液在模拟通道内发生初凝反应的过程；

28、注浆装置将预设配置的浆液注入模拟通道中，模拟实际注浆过程；直至动水流量较初始水流量达到预设差值时，停止注浆，并获得注入模拟通道的浆液的质量；骨料堆积仓置于模拟通道的下游；

29、骨料堆积仓与模拟通道相连，用于模拟浆液封堵情况；

30、出水装置设置在骨料堆积仓之后；其中，水流通过模拟通道和骨料堆积仓之后流出至出水装置。

31、在第二方面的一种可实现的方式中，供水装置包括抽水管路、过水开关、流量计和进水口；过水开关和流量计用于控制动水流量；抽水管路通过进水口与模拟通道的入口相连；

32、注浆装置包括灌注孔、注浆管路、浆液记录仪和注浆泵；注浆管路通过灌注孔与模拟通道的前端相连；注浆泵通过注浆管路将预设配置的浆液注入模拟通道中；浆液记录仪用于记录注入模拟通道中的预设配置的浆液的质量；

33、出水装置包括出水口、出水管路和集水槽；出水管路通过出水口与骨料堆积仓的出口相连；集水槽用于盛放通过模拟通道和骨料堆积仓流出的水流。

34、在第二方面的一种可实现的方式中，出水管路为渐变式；其中，出水管路的管径从骨料堆积仓的口径渐变为出水管路的最小口径；骨料堆积仓的口径大于出水管路的最小口径。

35、本申请实施例的有益效果为：通过将骨料预先填充在骨料堆积仓内，形成与实际工程相同的骨料填充情况，并设置预设配比的浆液，模拟实际工况水平。使浆液在模拟通道内流动初凝时间，能够使浆液在模拟通道内部充分混合，再进入骨料堆积体，开始堵水过程，避免了浆液直接进入骨料堆积体时，未充分混合发生反应就被水流携带走，致使测试数据偏低、留存率不真实的情况。直至水流的动水流量较水流的初始流量达到预设差值时，保证骨料堆积仓将动水条件从管道流变成渗透流，为浆液的依附、固结在骨料表面提供了基础水动力环境，使得到的浆液留存率更加接近实际情况。

36、本实施例能够在室内条件下再现了注浆堵水过程，得到更准确的浆液留存率，为浆液留存率检测提供了基础工况条件，提高了浆液留存率的准确性，为实际工程注浆设计中浆液配比、骨料选取等提供参考。

37、上述第二方面的有益效果，参见第一方面浆液留存率测试方法的有益效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种浆液留存率测试方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，在所述将预设配比的浆液注入所述模拟通道中之前，所述浆液留存率测试方法还包括：

3.如权利要求1所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，所述将预设配比的浆液注入所述模拟通道中，浆液在所述模拟通道流动初凝时间后流入所述骨料堆积仓，直至所述模拟通道中的水流从管道流变为渗透流时，停止向所述模拟通道注浆，并获得注入所述模拟通道的浆液的质量，包括：

4.如权利要求1所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，所述骨料堆积仓为单独设置的舱体；

5.如权利要求1所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，所述骨料堆积仓下游的出水管路为渐变式；其中，所述出水管路的管径从所述骨料堆积仓的口径渐变为出水管路的最小口径；所述骨料堆积仓的口径大于所述出水管路的最小口径。

6.如权利要求1至5任一项所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，所述将骨料预先填充在骨料堆积仓内之前，所述浆液留存率测试方法还包括：

7.如权利要求1至5任一项所述的浆液留存率测试方法，其特征在于，在所述将骨料预先填充在骨料堆积仓内之前，所述浆液留存率测试方法还包括：

8.一种浆液留存率测试系统，作为如权利要求1至7任一项所述的浆液留存率测试方法的实现装置，其特征在于，包括供水装置、注浆装置、模拟通道、骨料堆积仓和出水装置；

9.如权利要求8所述的浆液留存率测试系统，其特征在于，所述供水装置包括抽水管路、过水开关、流量计和进水口；所述过水开关和所述流量计用于控制所述动水流量；所述抽水管路通过所述进水口与所述模拟通道的入口相连；

10.如权利要求9所述的浆液留存率测试系统，其特征在于，所述出水管路为渐变式；其中，所述出水管路的管径从骨料堆积仓的口径渐变为出水管路的最小口径；所述骨料堆积仓的口径大于所述出水管路的最小口径。

技术总结
本申请适用于动水注浆技术领域，提供了一种浆液留存率测试方法和系统，该方法，包括：将骨料预先填充在骨料堆积仓内，形成骨料堆积体，并记录骨料的质量；骨料堆积仓置于模拟通道的下游；将预设配比的浆液注入模拟通道中，浆液在模拟通道流动初凝时间后流入骨料堆积仓，直至水流从管道流变为渗透流时，停止向模拟通道注浆，并获得注入模拟通道的浆液的质量；待浆液固结后，取出骨料堆积仓中的结石体，沥干结石体的水分，并对沥干的结石体进行称重，得到结石体的质量；基于骨料的质量、浆液的质量和结石体的质量确定浆液留存率。本申请能够在室内条件下再现了注浆堵水过程，为浆液留存率检测提供了基础工况条件，提高浆液留存率的准确性。

技术研发人员：李维欣,袁胜超,韩贵雷,刘大金,王建军,王洪亮,史建松,蒋鹏飞,赵志全,蒲海波,李红运,巨凡凡,张晶,赵珍,冯建亮,吴海霆
受保护的技术使用者：华北有色工程勘察院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4