一种岩溶隧道注浆效果模拟装置

摘要

一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，包括：袖阀管，用于向目标区域注浆；所述袖阀管的第一端与浆液连接；压力测定仪，用于检测所述目标区域的受力情况；所述压力测定仪设置于所述袖阀管的第二端内部；压力开关，用于连接所述袖阀管和所述压力测定仪；所述压力开关设置于所述袖阀管的第二端内部，且连接所述袖阀管的第二端和所述压力测定仪；其中，当所述袖阀管内的注浆压力达到预设值时，所述压力开关释放所述压力测定仪，所述压力测定仪伸出所述袖阀管的第二端。本申请可根据实际工程情况，在不断的模拟实验中配比最优的浆液含水率、浆液成份，选择最优的灌浆压力、灌浆速率等，从而为实际工程注浆提供较优的注浆参数。

权利要求

1.一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，其特征在于，包括：

袖阀管，用于向目标区域注浆；所述袖阀管的第一端与浆液连接；

压力测定仪，用于检测所述目标区域的受力情况；所述压力测定仪设置于所述袖阀管的第二端内部；

压力开关，用于连接所述袖阀管和所述压力测定仪；所述压力开关设置于所述袖阀管的第二端内部，且连接所述袖阀管的第二端和所述压力测定仪；

其中，当所述袖阀管内的注浆压力达到预设值时，所述压力开关释放所述压力测定仪，所述压力测定仪伸出所述袖阀管的第二端；

所述袖阀管包括：注浆口盖管、注浆管、塑料阀管、大口径注浆口、中口径注浆口和小口径注浆口，其中，所述塑料阀管具有开口的第一端和第二端，所述注浆管从所述塑料阀管的第一端伸入其内部，所述注浆管的第一端与浆液连接，所述压力开关和所述压力测定仪设置于所述塑料阀管的第二端，且所述压力开关与所述注浆管的第二端连接，所述塑料阀管侧壁上设置有与目标区域连通的出浆口，所述大口径注浆口、所述中口径注浆口和所述小口径注浆口沿浆液流动方向依次设置于所述注浆管的第二端，所述注浆口盖管可移动地套设于所述注浆管上，根据实际工程需求利用注浆口盖管选择合适口径的注浆口；

还包括：单向阀，所述单向阀设置于所述出浆口处，所述单向阀只允许浆液从所述塑料阀管内部流向目标区域；

还包括：下密封圈，所述下密封圈设置于所述塑料阀管内部，且低于所述小口径注浆口的最下端和所述出浆口，所述下密封圈与所述压力开关连接，且密封连接所述塑料阀管的内壁和所述注浆管的外壁；

还包括：上密封圈，所述上密封圈设置于所述塑料阀管内部，且高于所述大口径注浆口的最上端和所述出浆口，所述上密封圈与所述下密封圈相对，且密封连接所述塑料阀管的内壁和所述注浆管的外壁；

所述压力测定仪包括：水平筒体、压力测定仪连接杆、发声组件和导向组件，其中，所述水平筒体水平放置且两端开口，所述压力测定仪连接杆连接所述水平筒体和所述袖阀管，所述发声组件设置于所述水平筒体内且靠近开口处，所述导向组件设置于所述水平筒体内部且控制所述发声组件沿预设路径相对于所述水平筒体运动，所述发声组件受所述水平筒体开口处压力相对于所述水平筒体运动而发声；

所述发声组件包括：发声杆、侧壁受力弹簧和发声杆触片，其中，所述发声杆设置于所述水平筒体内壁上，所述发声杆触片设置于所述水平筒体开口处，且与所述导向组件连接，所述侧壁受力弹簧连接所述水平筒体和所述发声杆触片；

所述导向组件包括：固定管和滑动连接杆，其中，所述固定管设置于所述水平筒体内部，所述滑动连接杆的第一端与所述发声杆触片连接而第二端伸入所述固定管内部。

2.根据权利要求1所述的岩溶隧道注浆效果模拟装置，其特征在于，所述压力开关包括：压力弹簧、压力弹簧连接杆、连接板和固定圆轴，其中，所述压力弹簧连接所述袖阀管和所述压力弹簧连接杆，所述压力弹簧连接杆抵紧所述连接板，所述连接板与所述压力测定仪上的压力测定仪连接杆连接，所述固定圆轴设置于所述袖阀管上，且位于所述连接板下方预设距离处。

3.根据权利要求2所述的岩溶隧道注浆效果模拟装置，其特征在于，所述固定圆轴设置于所述连接板的两端末端下方预设距离处。

说明书

一种岩溶隧道注浆效果模拟装置

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程注浆技术领域，具体涉及一种岩溶隧道注浆效果模拟装置。

背景技术

[0002] 注浆技术作为岩土工程中对软弱地质体加固最行之有效的手段之一，在铁路、公路、建筑、地下、隧道等领域得以广泛应用。在西南地区岩溶现象较为常见，在岩体开挖过程中常遇到溶洞等腔体，对施工带来了极大不便。

发明内容

[0003] 鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，其特征在于，包括：

[0005] 袖阀管，用于向目标区域注浆；所述袖阀管的第一端与浆液连接；

[0006] 压力测定仪，用于检测所述目标区域的受力情况；所述压力测定仪设置于所述袖阀管的第二端内部；

[0007] 压力开关，用于连接所述袖阀管和所述压力测定仪；所述压力开关设置于所述袖阀管的第二端内部，且连接所述袖阀管的第二端和所述压力测定仪；

[0008] 其中，当所述袖阀管内的注浆压力达到预设值时，所述压力开关释放所述压力测定仪，所述压力测定仪伸出所述袖阀管的第二端。

[0009] 优选地，所述袖阀管包括：注浆口盖管、注浆管、塑料阀管、大口径注浆口、中口径注浆口和小口径注浆口，其中，所述塑料阀管具有开口的第一端和第二端，所述注浆管从所述塑料阀管的第一端伸入其内部，所述注浆管的第一端与浆液连接，所述压力开关和所述压力测定仪设置于所述塑料阀管的第二端，且所述压力开关与所述注浆管的第二端连接，所述塑料阀管侧壁上设置有与目标区域连通的出浆口，所述大口径注浆口、所述中口径注浆口和所述小口径注浆口沿浆液流动方向依次设置于所述注浆管的第二端，所述注浆口盖管可移动地套设于所述注浆管上。

[0010] 优选地，还包括：单向阀，所述单向阀设置于所述出浆口处，所述单向阀只允许浆液从所述塑料阀管内部流向目标区域。

[0011] 优选地，还包括：下密封圈，所述下密封圈设置于所述塑料阀管内部，且低于所述小口径注浆口的最下端和所述出浆口，所述下密封圈与所述压力开关连接，且密封连接所述塑料阀管的内壁和所述注浆管的外壁。

[0012] 优选地，还包括：上密封圈，所述上密封圈设置于所述塑料阀管内部，且高于所述大口径注浆口的最上端和所述出浆口，所述上密封圈与所述下密封圈相对，且密封连接所述塑料阀管的内壁和所述注浆管的外壁。

[0013] 优选地，所述压力测定仪包括：水平筒体、压力测定仪连接杆、发声组件和导向组件，其中，所述水平筒体水平放置且两端开口，所述压力测定仪连接杆连接所述水平筒体和所述袖阀管，所述发声组件设置于所述水平筒体内且靠近开口处，所述导向组件设置于所述水平筒体内部且控制所述发声组件沿预设路径相对于所述水平筒体运动，所述发声组件受所述水平筒体开口处压力相对于所述水平筒体运动而发声。

[0014] 优选地，所述发声组件包括：发声杆、侧壁受力弹簧和发声杆触片，其中，所述发声杆设置于所述水平筒体内壁上，所述发声杆触片设置于所述水平筒体开口处，且与所述导向组件连接，所述侧壁受力弹簧连接所述水平筒体和所述发声杆触片。

[0015] 优选地，所述导向组件包括：固定管和滑动连接杆，其中，所述固定管设置于所述水平筒体内部，所述滑动连接杆的第一端与所述发声杆触片连接而第二端伸入所述固定管内部。

[0016] 优选地，所述压力开关包括：压力弹簧、压力弹簧连接杆、连接板和固定圆轴，其中，所述压力弹簧连接所述袖阀管和所述压力弹簧连接杆，所述压力弹簧连接杆抵紧所述连接板，所述连接板与所述压力测定仪上的压力测定仪连接杆连接，所述固定圆轴设置于所述袖阀管上，且位于所述连接板下方预设距离处。

[0017] 优选地，所述固定圆轴设置于所述连接板的两端末端下方预设距离处。

[0018] 本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，在袖阀管上设有不同口径的注浆口，可根据实际工程需求调整注浆口盖管进而采用相应口径的注浆口进行注浆，可提高注浆效率，提升注浆效果；袖阀管底设有压力测定仪，通过测定浆体成型后的压力来反映注浆后的效果，同时此压力测定仪由于其机械发声无需外接电线的特点可永久埋置于注浆液中，并可达到较好的测试效果；通过模拟装置，根据实际工程情况，在不断的模拟实验中配比最优的浆液含水率、浆液成份，选择最优的灌浆压力、灌浆速率等，从而为实际工程注浆提供较优的注浆参数，同时在此最优的参数下可模拟不同的隧道开挖形式。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0020] 图1是本发明实施例提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置的结构示意图；

[0021] 图2是本发明实施例提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置中压力开关的结构示意图；

[0022] 图3是本发明实施例提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置中压力测定仪的结构示意图；

[0023] 图4是本发明实施例提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置的使用示意图；

[0024] 图中：1‑注浆口盖管；2‑注浆管；3‑塑料阀管；4‑单向阀；5‑大口径注浆口；6‑中口径注浆口；7‑小口径注浆口；8‑压力开关；9‑压力测定仪；10‑压力弹簧；11‑压力弹簧连接杆；12‑连接板；13‑压力测定仪连接杆；14‑固定圆轴；15‑压力测定仪连接杆固定点；16‑发声杆；17‑侧壁受力弹簧；18‑固定管；19‑滑动连接杆；20‑发声杆触片；21‑进水管阀门；22‑水囊进水管；23‑碱溶性丙烯酸树脂；24‑水囊；25‑压力阀门；26‑相似材料；27‑液压机；28‑隧道；29‑边界防水材料；30‑水池；31‑压力水泵；32‑浆液；33‑下密封圈；34‑上密封圈；35‑水平筒体。

具体实施方式

[0025] 下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

[0026] 在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

[0027] 除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

[0028] 如图1‑3，在本申请实施例中，本发明提供了一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，其特征在于，包括：

[0029] 袖阀管，用于向目标区域注浆；所述袖阀管的第一端与浆液连接；

[0030] 压力测定仪9，用于检测所述目标区域的受力情况；所述压力测定仪9设置于所述袖阀管的第二端内部；

[0031] 压力开关8，用于连接所述袖阀管和所述压力测定仪9；所述压力开关8设置于所述袖阀管的第二端内部，且连接所述袖阀管的第二端和所述压力测定仪9；

[0032] 其中，当所述袖阀管内的注浆压力达到预设值时，所述压力开关8释放所述压力测定仪9，所述压力测定仪9伸出所述袖阀管的第二端。

[0033] 在本申请实施例中，袖阀管的第一端与浆液连接，浆液从袖阀管的第一端进入袖阀管内部，然后向目标区域注浆，同时浆液施加压力给压力开关8，当压力开关8承受的压力达到预设值时压力开关8释放所述压力测定仪9，压力测定仪9伸出所述袖阀管的第二端并进入浆液中，进而测定浆液的压力值。

[0034] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述袖阀管包括：注浆口盖管1、注浆管2、塑料阀管3、大口径注浆口5、中口径注浆口6和小口径注浆口7，其中，所述塑料阀管3具有开口的第一端和第二端，所述注浆管2从所述塑料阀管3的第一端伸入其内部，所述注浆管2的第一端与浆液连接，所述压力开关8和所述压力测定仪9设置于所述塑料阀管3的第二端，且所述压力开关8与所述注浆管2的第二端连接，所述塑料阀管3侧壁上设置有与目标区域连通的出浆口，所述大口径注浆口5、所述中口径注浆口6和所述小口径注浆口7沿浆液流动方向依次设置于所述注浆管2的第二端，所述注浆口盖管1可移动地套设于所述注浆管2上。

[0035] 在本申请实施例中，浆液从注浆管2的第一端进入注浆管2内部然后通过注浆口进入塑料阀管3，再通过出浆口进入目标区域进行注浆。具体地，注浆口盖管1在注浆管2上移动，并可以开启或关闭大口径注浆口5、中口径注浆口6和小口径注浆口7。在注浆过程中，若溶腔空间较小，可采用小口径注浆口7进行注浆，此时需将注浆口盖管1向上提起预定距离而只露出小口径注浆口7（大口径注浆口5和中口径注浆口6此时被关闭），从而使用小口径注浆口7进行注浆；若溶腔空间适中，可将注浆口盖管1再向上预定距离而只露出小口径注浆口7和中口径注浆口6（大口径注浆口5此时被关闭），从而使用小口径注浆口7和中口径注浆口6进行注浆；若溶腔空间较大，可将注浆口盖管1再向上提一段，将大口径注浆口5、中口径注浆口6和小口径注浆口7全部开启。此设计可

[0036] 根据实际工程需求利用注浆口选择合适口径的注浆口，同时也可在注浆的过程中通过实时操控注浆口盖管1的位置来调整注浆口径进而控制注浆速率。

[0037] 如图1‑3，在本申请实施例中，袖阀管还包括：单向阀4，所述单向阀4设置于所述出浆口处，所述单向阀4只允许浆液从所述塑料阀管3内部流向目标区域。

[0038] 在本申请实施例中，为了防止浆液从目标区域反流入塑料阀管3中，需要在出浆口处设置单向阀4，单向阀4只允许浆液从塑料阀管3内部流向目标区域。

[0039] 如图1‑3，在本申请实施例中，袖阀管还包括：下密封圈33，所述下密封圈33设置于所述塑料阀管3内部，且低于所述小口径注浆口7的最下端和所述出浆口，所述下密封圈33与所述压力开关8连接，且密封连接所述塑料阀管3的内壁和所述注浆管2的外壁。

[0040] 在本申请实施例中，为了防止浆液污染压力开关8和压力测定仪9，可以设置下密封圈33将塑料阀管3内部的浆液与压力开关8和压力测定仪9分隔开。具体地，下密封圈33设置于塑料阀管3内部，且低于小口径注浆口7的最下端和所述出浆口，所述下密封圈33与所述压力开关8连接，且密封连接所述塑料阀管3的内壁和所述注浆管2的外壁。一方面，小口径注浆口7中的浆液流出后会被下密封圈33阻挡而无法接触压力开关8和压力测定仪9，另一方面，下密封圈33可以连接和固定注浆管2和塑料阀管3。

[0041] 如图1‑3，在本申请实施例中，袖阀管还包括：上密封圈34，所述上密封圈34设置于所述塑料阀管3内部，且高于所述大口径注浆口5的最上端和所述出浆口，所述上密封圈34与所述下密封圈33相对，且密封连接所述塑料阀管3的内壁和所述注浆管2的外壁。

[0042] 在本申请实施例中，还可以在塑料阀管3内部设置上密封圈34，大口径注浆口5中的浆液流出后会被上密封圈34阻挡而进入出浆口并进入目标区域，同时，上密封圈34可以与下密封圈33共同作用引导浆液的流动方向，也可以一起固定注浆管2和塑料阀管3。

[0043] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述压力测定仪9包括：水平筒体35、压力测定仪连接杆13、发声组件和导向组件，其中，所述水平筒体35水平放置且两端开口，所述压力测定仪连接杆13连接所述水平筒体35和所述袖阀管，所述发声组件设置于所述水平筒体35内且靠近开口处，所述导向组件设置于所述水平筒体35内部且控制所述发声组件沿预设路径相对于所述水平筒体35运动，所述发声组件受所述水平筒体35开口处压力相对于所述水平筒体35运动而发声。

[0044] 在本申请实施例中，当压力测定仪9伸出袖阀管的第二端并进入浆液中时，发声组件会直接与浆液接触，浆液作用于发声组件并触发其沿着预定路径运动而发声，导向组件起到控制发声组件运动路径的作用。通过发声组件的发声情况进而测定浆液的压力值。

[0045] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述发声组件包括：发声杆16、侧壁受力弹簧17和发声杆触片20，其中，所述发声杆16设置于所述水平筒体35内壁上，所述发声杆触片20设置于所述水平筒体35开口处，且与所述导向组件连接，所述侧壁受力弹簧17连接所述水平筒体35和所述发声杆触片20。

[0046] 在本申请实施例中，压力测定仪9被释放后，由于注浆的作用，压力测定仪9被埋置于浆液32中，在浆液32成型后，模拟地应力的边界荷载施加过程中，加固区因受力会出现收缩的过程，因此压力测定仪9埋置在加固填充材料中可测加固材料的收缩压力，进而判断加固区的加固效果。压力测定仪9两侧通过侧壁受力弹簧17受力，在加固区收缩力的作用下侧壁受力弹簧17会收缩，从而带动发声杆触片20移动来触碰发声杆16。水平筒体35内共设置四根发声杆16，随着外部压力的增大，侧壁受力弹簧17不断推动发声杆触片20移动，由于侧壁受力弹簧17与发声杆16的接触使发声杆16发声。在模拟装置外部放置声波探测仪检测发声的次数，1‑3次每次对应一个等级，通过发声的次数判断外部荷载下加固区的受力情况。

[0047] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述导向组件包括：固定管18和滑动连接杆19，其中，所述固定管18设置于所述水平筒体35内部，所述滑动连接杆19的第一端与所述发声杆触片20连接而第二端伸入所述固定管18内部。

[0048] 在本申请实施例中，在发声杆触片20移动的过程中，固定管18约束滑动连接杆19的移动方向，使发声杆触片20只在水平筒体35内部水平移动。

[0049] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述压力开关8包括：压力弹簧10、压力弹簧连接杆11、连接板12和固定圆轴14，其中，所述压力弹簧10连接所述袖阀管和所述压力弹簧连接杆
11，所述压力弹簧连接杆11抵紧所述连接板12，所述连接板12与所述压力测定仪9上的压力测定仪连接杆13连接，所述固定圆轴14设置于所述袖阀管上，且位于所述连接板12下方预设距离处。

[0050] 在本申请实施例中，压力开关8连接着袖阀管和压力测定仪9。在注浆时，通过施加注浆压力使压力弹簧10压缩进而推动压力弹簧连接杆11使连接板12向下压，由于连接板12两端的弹性性能在向下的过程中会因为固定圆轴14的作用使末端翘起，进而使连接板12不再抵着压力测定仪连接杆固定点15，从而使压力测定仪连接杆13解除约束，使下部的压力测定仪9与压力开关8分离。

[0051] 如图1‑3，在本申请实施例中，所述固定圆轴14设置于所述连接板12的两端末端下方预设距离处。

[0052] 在本申请实施例中，固定圆轴14有2个，分别对应设置于连接板12的两端末端下方预设距离处，每个连接板12的末端对应一个固定圆轴14。

[0053] 如图4，在本申请实施例中，可使用此岩溶隧道注浆效果模拟装置根据现场实际情况进行溶洞水渗流对隧道影响的模拟实验。具体地，使用边界防水材料29限定形成一个实验区域，实验区域内设置水囊24和隧道28，实验区域外部设置装有水的水池30，水池30通过水囊进水管22与水囊24连接，水囊进水管22上设置有进水管阀门21，水池30中设置有压力水泵31，压力水泵31与水囊进水管22连接，可以控制水管的泵水功率。水囊24内装有碱溶性丙烯酸树脂23，实验区域内除水囊24和隧道28外的区域填充有相似材料26，水囊24上设置有压力阀门25，边界防水材料29周围布设有多个液压机27，液压机27可以对边界防水材料29施加压力。本申请提供的岩溶隧道注浆效果模拟装置设置于相似材料26中，且与水囊24连通。通过此模拟装置进行实验，不断调试浆液32含水率、浆液32成份，灌浆压力和灌浆速率，以期获得该工程条件下最优的注浆参数，可为实际工程做出相应的优化指导，并且可根据此参数选择不同的隧道28开挖形式，以模拟不同隧道28开挖形式下的受力情况，从而选择相应的支护方式。

[0054] 本申请提供的一种岩溶隧道注浆效果模拟装置，在袖阀管上设有不同口径的注浆口，可根据实际工程需求调整注浆口盖管进而采用相应口径的注浆口进行注浆，可提高注浆效率，提升注浆效果；袖阀管底设有压力测定仪，通过测定浆体成型后的压力来反映注浆后的效果，同时此压力测定仪由于其机械发声无需外接电线的特点可永久埋置于注浆液中，并可达到较好的测试效果；通过模拟装置，根据实际工程情况，在不断的模拟实验中配比最优的浆液含水率、浆液成份，选择最优的灌浆压力、灌浆速率等，从而为实际工程注浆提供较优的注浆参数，同时在此最优的参数下可模拟不同的隧道开挖形式。

[0055] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

[0056] 总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。