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一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側(cè)玻璃板上設(shè)有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質(zhì)；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側(cè)玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。本發(fā)明可以根據(jù)需要對(duì)模擬裂隙進(jìn)行重新組裝，調(diào)節(jié)模擬裂隙寬度，并可以在模擬裂隙中充填多孔介質(zhì)，模擬不同介質(zhì)條件下的滲透注漿?？捎糜谘芯磕M裂隙動(dòng)水注漿過(guò)程中模擬裂隙參數(shù)、漿液參數(shù)等參變量對(duì)漿液擴(kuò)散影響的模型試驗(yàn)裝置。
【專利說(shuō)明】一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]突涌水災(zāi)害是目前地下工程中常遇到的一類很嚴(yán)峻的地質(zhì)災(zāi)害。突涌水災(zāi)害的主要治理手段為注漿，特別是動(dòng)水注漿技術(shù)多停留在經(jīng)驗(yàn)發(fā)展階段，沒(méi)有成熟的理論和技術(shù)，缺乏科學(xué)的指導(dǎo)，致使多數(shù)深埋礦井和隧道都存在常年涌水問(wèn)題，給工程帶來(lái)安全威脅的同時(shí)，讓企業(yè)背負(fù)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，浪費(fèi)了國(guó)家資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了一定的破壞。
[0003]多數(shù)地下工程突涌水的導(dǎo)水通道基本形式是模擬裂隙(斷層可視為模擬裂隙的特殊形式)，因此，地下工程突涌水封堵治理理論研究的基礎(chǔ)是模擬裂隙注漿機(jī)理。相對(duì)于蓬勃發(fā)展的注漿材料和注漿工藝，注漿理論研究進(jìn)展緩慢，尤以動(dòng)水環(huán)境下的模擬裂隙突涌水注漿封堵理論最為突出。這主要是因?yàn)榈叵聺{體力學(xué)是涉及被注介質(zhì)特征(本構(gòu)關(guān)系、斷裂損傷)、漿體特性(本構(gòu)關(guān)系、凝固相變)、運(yùn)移規(guī)律(時(shí)間相關(guān)、控制標(biāo)準(zhǔn))及其漿液與被注介質(zhì)相互作用關(guān)系的諸多學(xué)科的新興交叉學(xué)科。
[0004]目前，已經(jīng)有了大量的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)研究，如楊米加等利用自己研制的試驗(yàn)設(shè)備研究了漿液在模擬裂隙巖體中的滲流規(guī)律；李華茂等通過(guò)橢圓形模擬裂隙滲透注漿模擬試驗(yàn)研究了模擬裂隙寬度、注漿壓力、水灰比、注漿時(shí)間對(duì)漿液擴(kuò)散距離和注漿的影響；郝哲等研究了注漿過(guò)程中注漿與裂縫間的相互作用和變形問(wèn)題；張霄等通過(guò)大型平面模擬裂隙注漿模型研究了動(dòng)水注漿的擴(kuò)散和封堵機(jī)理。雖然已經(jīng)有大量的學(xué)者利用模型試驗(yàn)從各個(gè)方面對(duì)模擬裂隙注漿進(jìn)行了研究，而在工程中實(shí)踐中模擬裂隙的傾向、傾角對(duì)動(dòng)水注漿的漿液擴(kuò)散、
[0005]封堵范圍有何影響往往被忽略，在目前對(duì)工程注漿的研究中也鮮有人考慮這方面因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以根據(jù)需要對(duì)模擬裂隙進(jìn)行重新組裝，調(diào)節(jié)模擬裂隙寬度，并可以在模擬裂隙中充填多孔介質(zhì)，模擬不同介質(zhì)條件下的滲透注漿。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側(cè)玻璃板上設(shè)有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質(zhì)；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側(cè)玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。
[0009]所述模擬裂隙為矩形，兩塊玻璃板上下平行，下側(cè)玻璃板在距離一條短邊320-360mm的位置處預(yù)留15_20mm的注漿孔。[0010]所述穩(wěn)壓水箱固定在靠近注漿孔的一側(cè)，穩(wěn)壓水箱上設(shè)有進(jìn)水孔，進(jìn)水孔通過(guò)供水管與供水水箱連接。
[0011]所述可升降支座為四個(gè)，同一側(cè)的兩個(gè)可升降支座的連接線與該側(cè)的模擬裂隙邊緣平行。
[0012]所述連接盤通過(guò)螺栓與升降桿連接，連接盤水平方向360°自由旋轉(zhuǎn)，豎直方向上80°自由旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述升降桿的調(diào)節(jié)高度不大于800mm。
[0014]采用上述試驗(yàn)平臺(tái)的使用方法，具體步驟為:
[0015](I)調(diào)節(jié)可升降支座的高度，使模擬裂隙調(diào)整為水平，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄；
[0016](2)升高靠近穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，同時(shí)降低遠(yuǎn)離穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，使模擬裂隙達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄；
[0017](3)升高遠(yuǎn)離穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，同時(shí)降低靠近穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，使模擬裂隙達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、可變傾角小比例模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單其構(gòu)成簡(jiǎn)單易于加工和試驗(yàn)操作；
[0020]2、模擬裂隙模擬試驗(yàn)臺(tái)主體由玻璃制成，可實(shí)現(xiàn)了模擬試驗(yàn)的可視化監(jiān)測(cè)，為擴(kuò)散形態(tài)分析及擴(kuò)散、封堵機(jī)理研究創(chuàng)造條件；
[0021]3、通過(guò)對(duì)上覆玻璃板重新組裝可以調(diào)節(jié)模擬裂隙厚度，為研究模擬裂隙厚度對(duì)注漿效果的影響提供條件；
[0022]4、分布在模擬裂隙底部四周的4個(gè)可升降支座，可調(diào)節(jié)范圍大，可以實(shí)現(xiàn)模擬裂隙不同傾角、傾向的調(diào)節(jié)，為研究模擬裂隙參數(shù)對(duì)注漿效果的影響提供了條件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明總體示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的注漿孔示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的可升降支座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的連接盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:1、模擬裂隙，2、穩(wěn)壓水箱，3、可升降支座，4、注漿孔，5、可升降支座1，6、可升降支座Π，7、可升降支座111，8、可升降支座IV，9、連接盤，10、升降桿，11、底座，12、供水水箱，13、注漿泵，14、供水管，15、注漿管。
【具體實(shí)施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]如圖1-圖4，一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬裂隙1、穩(wěn)壓水箱2和可升降支座3。模擬裂隙由上下平行、相距3mm、大小1000X560mm的兩塊鋼化玻璃板構(gòu)成，下側(cè)玻璃板在距離一條短邊350mm的中心處預(yù)留20mm的注漿孔4。試驗(yàn)過(guò)程中可以根據(jù)需要對(duì)模擬裂隙I進(jìn)行重新組裝，調(diào)節(jié)模擬裂隙I寬度，并可以在模擬裂隙I中充填多孔介質(zhì)，模擬不同介質(zhì)條件下的滲透注漿。穩(wěn)壓水箱2與距離注漿孔4較近的模擬裂隙I短邊鉸接，穩(wěn)壓水箱2外側(cè)留有進(jìn)水孔，通過(guò)其它供水設(shè)備向穩(wěn)壓水箱2內(nèi)注入壓力水，再通過(guò)穩(wěn)壓水箱2流入模擬裂隙1，減小水流擾動(dòng)對(duì)注漿效果的影響。可升降支座3由轉(zhuǎn)動(dòng)連接盤9、升降桿10和底座11構(gòu)成。連接盤9鉸接在模擬裂隙I底部，同時(shí)通過(guò)螺栓與升降桿10連接，連接盤9可以實(shí)現(xiàn)水平360°和豎向80°自由旋轉(zhuǎn)；升降桿10底端套入底座11中，其可調(diào)節(jié)高度為800_ ;底座11主要起穩(wěn)定作用，防止試驗(yàn)臺(tái)傾倒。
[0030]采用上述試驗(yàn)平臺(tái)的使用方法，具體步驟為:
[0031](I)調(diào)節(jié)可升降支座116、可升降支座15、可升降支座1117、可升降支座IV8的高度，使模擬裂隙I調(diào)整為水平，穩(wěn)壓水箱2連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱2內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙I單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄；
[0032](2)升高可升降支座116、可升降支座15，同時(shí)降低可升降支座1117、可升降支座IV8,使模擬裂隙I達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱2連通進(jìn)水泵，模擬裂隙I下側(cè)注漿孔4連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱2內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙I單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄；
[0033](3)升高可升降支座1117、可升降支座IV8，同時(shí)降低可升降支座116、可升降支座15，使模擬裂隙I達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱2連通進(jìn)水泵，模擬裂隙I下側(cè)注漿孔4連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱I內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱2閥門使模擬裂隙I充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙I內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙I單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄。
[0034]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:包括模擬裂隙、穩(wěn)壓水箱和可升降支座；其中，模擬裂隙包括兩塊玻璃板，下側(cè)玻璃板上設(shè)有注漿孔，兩塊玻璃板之間填充有多孔介質(zhì)；穩(wěn)壓水箱與模擬裂隙的上側(cè)玻璃板鉸接，可升降支座固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板的下端，可升降支座包括連接盤、升降桿和底座，連接盤固定在模擬裂隙的下側(cè)玻璃板上，升降桿固定在連接盤下端，升降桿另一端固定在底座上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述模擬裂隙為矩形，兩塊玻璃板上下平行，下側(cè)玻璃板在距離一條短邊320-360mm的位置處預(yù)留15-20mm的注衆(zhòng)孔。
3.如權(quán)利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述穩(wěn)壓水箱固定在靠近注漿孔的一側(cè)，穩(wěn)壓水箱上設(shè)有進(jìn)水孔，進(jìn)水孔通過(guò)供水管與供水水箱連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述可升降支座為四個(gè)，同一側(cè)的兩個(gè)可升降支座的連接線與該側(cè)的模擬裂隙邊緣平行。
5.如權(quán)利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述連接盤通過(guò)螺栓與升降桿連接，連接盤水平方向360°自由旋轉(zhuǎn)，豎直方向上80°自由旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種傾角可變的模擬裂隙注漿模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述升降桿的調(diào)節(jié)高度不大于800mm。
7.采用上述試驗(yàn)平臺(tái)的使用方法，其特征是:具體步驟為: (1)調(diào)節(jié)可升降支座的高度，使模擬裂隙調(diào)整為水平，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄； (2)升高靠近穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，同時(shí)降低遠(yuǎn)離穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，使模擬裂隙達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄； (3)升高遠(yuǎn)離穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，同時(shí)降低靠近穩(wěn)壓水箱一側(cè)的可升降支座，使模擬裂隙達(dá)到一定的傾角，穩(wěn)壓水箱連通進(jìn)水泵，模擬裂隙下側(cè)注漿孔連接注漿泵，通過(guò)進(jìn)水孔向穩(wěn)壓水箱內(nèi)注滿水，然后打開(kāi)穩(wěn)壓水箱閥門使模擬裂隙充滿穩(wěn)定的恒壓水，待模擬裂隙內(nèi)水流穩(wěn)定后，測(cè)定模擬裂隙單位時(shí)間過(guò)水量，測(cè)定完畢后開(kāi)始注漿，調(diào)節(jié)注漿量的由小到大，觀察動(dòng)水注漿的擴(kuò)散現(xiàn)象并實(shí)時(shí)記錄。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK103954432SQ201410179207
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】張霄, 李鵬, 李術(shù)才, 李相輝, 朱明聽(tīng), 張章一, 王倩, 劉振國(guó), 劉建國(guó) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)