本發(fā)明涉及一種流量-壓力兩控式室內(nèi)試驗注漿裝置。

背景技術(shù)：

注漿技術(shù)在巖土工程中具有加固土體，抬升建筑，補償土體損失等諸多作用，在建筑物糾傾，盾構(gòu)隧道掘進，地基土加固等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但工程中注漿參數(shù)的選取，漿體材料的配比等控制因素及注漿與土層的適應(yīng)性大多依賴于已有的工程經(jīng)驗，注漿的理論研究落后于工程實踐。而室內(nèi)試驗研究可以精確控制模型的邊界條件，土體的應(yīng)力狀態(tài)，漿液的配比等參數(shù)，對于研究注漿在土體中的擴散形式以及對周圍土體的影響機理具有重要意義。

注漿根據(jù)其控制方式可分為流量控制和壓力控制。目前注漿室內(nèi)試驗中，國內(nèi)研究以壓力控制注漿方式為主，國外研究以流量控制注漿方式為主，試驗配套的設(shè)備仍不完善，同時對于壓力控制和流量控制兩種注漿方式的對比研究也很匱乏。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)流量與壓力雙重控制的伺服加載系統(tǒng)成本高昂，而且較難改造成合適的注漿設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)一套流量-壓力兩控式室內(nèi)注漿試驗裝置，對于推動注漿理論的進一步發(fā)展，指導(dǎo)實際工程中注漿參數(shù)的合理選取，都具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種流量-壓力兩控式室內(nèi)試驗注漿裝置，能夠在室內(nèi)試驗中實現(xiàn)壓力控制和流量控制兩種注漿方式，并分別對注漿的壓力和流量進行控制。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種流量-壓力兩控式室內(nèi)試驗注漿裝置，包括鋼制漿液容器、法蘭盤、支架、進漿閥門、進氣閥門、出漿閥門、漿液漏斗；

鋼制漿液容器固定于支架上，底部設(shè)有出漿閥門，容器開口處與法蘭盤通過螺栓固連，在法蘭盤上開有三個與漿液容器相連通的開孔，其中一個開孔通過進漿閥門與漿液漏斗的出口連通，另一個開孔連接進氣閥門，第三個開孔可根據(jù)裝置工作需要與壓力表或進水閥門相連；

所述的裝置還包括氣囊、柱塞泵、空氣壓縮機；

當上述第三個開孔連接壓力表時，該裝置用于壓力控制注漿，在向漿液容器內(nèi)注入漿液完畢后，進氣閥門需與空氣壓縮機相連；當上述第三個開孔與進水閥門相連，該裝置用于流量控制注漿，氣囊設(shè)于漿液容器內(nèi)，且氣囊入口與進水閥門連通，當氣囊中無空氣后，進水閥門需通過管路連接柱塞泵。

上述技術(shù)方案中，當?shù)谌齻€開孔連接壓力表時，控制方式如下：

保持出漿閥門關(guān)閉，打開進漿閥門和進氣閥門，通過漿液漏斗向漿液容器內(nèi)注入漿液，完畢后，關(guān)閉進漿閥門，將進氣閥門用軟管與空氣壓縮機相連，向漿液容器內(nèi)注入空氣至壓力表示數(shù)達到指定壓力后，打開出漿閥門輸出漿液。此種控制方式下，向漿液容器內(nèi)注入漿液時，漿液不可充滿整個漿液容器。

當?shù)谌齻€開孔連接進水閥門時，控制方式如下：

保持出漿閥門關(guān)閉，打開進漿閥門及進氣閥門，通過漿液漏斗向鋼制漿液容器注入漿液，完畢后，關(guān)閉進氣閥門及進漿閥門，打開進水閥門向氣囊中灌水直至將氣囊中的剩余空氣全部趕出，將進水閥門連接到柱塞泵上，柱塞泵以恒定流量向氣囊內(nèi)注水，打開出漿閥門，通過氣囊擴張將漿液擠出。此種控制方式下，向漿液容器內(nèi)注入漿液時，漿液需充滿整個漿液容器。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明通過空氣壓縮機提供恒定壓力的氣體，將漿液從容器中壓出，實現(xiàn)壓力控制的室內(nèi)注漿方法；通過柱塞泵將恒定流量的水注入氣囊中使之膨脹，將外圍的漿液擠出容器，實現(xiàn)流量控制的室內(nèi)注漿方法。通過對空氣壓縮機壓力閥和柱塞泵功率的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)注漿壓力和注漿流量的控制，可以在室內(nèi)試驗中進行兩種方式控制下的漿液擴散機理及加固、頂升效果的研究，為注漿理論的發(fā)展提供試驗支撐，為現(xiàn)場注漿參數(shù)的選擇和注漿的土層適應(yīng)性提供技術(shù)指導(dǎo)。同時，試驗裝置便于清潔和重復(fù)使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的注漿裝置示意圖。

圖2是壓力控制注漿示意圖；

圖3是流量控制注漿示意圖；

圖4是法蘭盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、鋼制漿液容器，2、法蘭盤，3、支架，4、連接螺栓，5、氣囊，6、漿液，7、進漿閥門，8、進水閥門，9、進氣閥門，10、出漿閥門，11、漿液漏斗，12、柱塞泵，13、空氣壓縮機，14、壓力表。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

試驗裝置圖如圖1所示。當進行壓力控制式注漿時，按照圖2所示對裝置進行組裝，具體操作為：卸下氣囊5，將進水閥門8替換為壓力表14，打開進漿閥門7和進氣閥門9，通過漿液漏斗11向漿液容器1內(nèi)注入適量漿液，關(guān)閉進漿閥門7后，將進氣閥門9用軟管與空氣壓縮機13相連，向容器內(nèi)注入空氣至壓力表14達到指定壓力后，打開出漿閥門10輸出漿液。

當進行流量控制式注漿時，按照圖3所示對裝置進行組裝，具體操作為：將氣囊5和進水閥門8安裝好，打開進氣閥門9，通過漿液漏斗11向鋼制漿液容器1注滿拌好的水泥漿液6，然后關(guān)閉進氣閥門9，將氣囊5的剩余空間用水填滿，將進水閥門8連接到柱塞泵12上，柱塞泵12以恒定流量向氣囊5內(nèi)注水，打開出漿閥門10，通過氣囊擴張將漿液擠出。

本發(fā)明的工作過程如下：

在使用本設(shè)備進行室內(nèi)注漿試驗研究時，首先根據(jù)試驗要求配置給定水灰比的漿液(水灰比不小于0.5，避免發(fā)生離析)。如果采用壓力控制的注漿方式，首先根據(jù)漿液密度和需要注漿的體積計算出所需注出的漿液質(zhì)量。卸下氣囊5，將進水閥門8替換為壓力表14，將出漿閥門10通過塑料管連接到需要注漿的模型裝置上，保持出漿閥門10的關(guān)閉。檢查密封性能完好后，將裝置置于電子秤上，打開進漿閥門7和進氣閥門9，通過漿液漏斗11向漿液容器1內(nèi)注入定量漿液，使?jié){液面高度約為容器總高度的1/2。關(guān)閉進漿閥門7后，將進氣閥門9用軟管與空氣壓縮機13相連，打開進氣閥門7，啟動空氣壓縮機13，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥至設(shè)定的注漿壓力，待法蘭盤2上的壓力表14達到設(shè)定的注漿壓力時，讀取電子秤的讀數(shù)，勻速打開出漿閥門10，使?jié){液均勻流出。觀察電子秤的讀數(shù)達到設(shè)定值時，關(guān)閉出漿閥門10，將空氣壓縮機13的調(diào)壓閥完全放松，排空漿液容器1中的壓縮空氣，使氣壓降到正常大氣壓值，用扳手擰開連接螺栓4，取下法蘭盤2，打開出漿閥門10，向注漿容器1內(nèi)注入足量清水進行沖洗。

如果采用流量控制注漿方式，將氣囊5和進水閥門8安裝好，關(guān)閉出漿閥門10，檢查裝置密封性。打開進氣閥門9，通過漿液漏斗11向鋼制漿液容器1注入拌好的水泥漿液6至完全充滿，然后關(guān)閉進氣閥門9和進漿閥門7，用漏斗向氣囊5內(nèi)注水，填滿氣囊的剩余空間后，將進水閥門8通過塑料管連接到柱塞泵12上，柱塞泵12的進水口浸入水中，打開柱塞泵12將塑料管內(nèi)充滿水。注漿時，通過柱塞泵額定流量和所需注漿量計算需要的注漿時間，開啟柱塞泵12，同時打開出漿閥門10，規(guī)定時間后注漿完成，關(guān)閉柱塞泵。用扳手擰開連接螺栓4，取下法蘭盤2，打開出漿閥門10，向注漿容器1內(nèi)注入足量清水進行沖洗。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種流量?壓力兩控式室內(nèi)試驗注漿裝置，包括鋼制漿液容器、法蘭盤、支架、進漿閥門、進氣閥門、出漿閥門、漿液漏斗；還包括可拆卸的氣囊、壓力表、進水閥門、柱塞泵和空氣壓縮機；本發(fā)明通過不同的連接方式和進漿閥門、進氣閥門和進水閥門的不同開關(guān)形式，實現(xiàn)流量控制和壓力控制兩種不同的室內(nèi)注漿試驗方式。將氣囊通過氣囊接口與柱塞泵連接，將調(diào)制好的漿液通過進漿閥門將容器注滿，關(guān)閉進氣閥門，通過柱塞泵向氣囊內(nèi)以恒定流量注水實現(xiàn)恒定流量的注漿方式。將氣囊卸下，關(guān)閉氣囊接口，將定量漿液注入容器內(nèi)，進氣閥門連接空氣壓縮機，通過空氣壓縮機提供的恒壓氣體實現(xiàn)恒定壓力的注漿方式。

技術(shù)研發(fā)人員：龔曉南;朱旻;單通;劉世明
受保護的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.02
技術(shù)公布日：2017.08.29