本發(fā)明涉及一種泡沫流體裂隙注漿裝置及裂隙注漿試驗(yàn)方法，屬于地下工程防滲堵漏。

背景技術(shù)：

1、注漿又稱(chēng)灌漿，就是利用液壓、氣壓或電化學(xué)方法，通過(guò)注漿鉆孔或置入其中的注漿管，把某些能固化的漿液注入地層的裂隙或孔隙中，以改善各種介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到防滲、堵漏目的。

2、泡沫流體以其密度低、重量小、可連續(xù)流動(dòng)、遇水穩(wěn)定等特點(diǎn)，且有封堵疊加的特性，以及對(duì)地層傷害小、成本低廉、效率高等優(yōu)勢(shì)，成為了一種備受關(guān)注的新型注漿材料，由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在模擬裂隙注漿模型的試驗(yàn)研究中，主要聚焦于水泥漿、聚氨酯類(lèi)、脲醛等傳統(tǒng)注漿材料的性能評(píng)估，在試驗(yàn)過(guò)程中往往需要準(zhǔn)備多套設(shè)備以模擬不同開(kāi)度的裂隙，而且泡沫流體對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求相對(duì)于傳統(tǒng)注漿材料較為苛刻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種泡沫流體裂隙注漿裝置及裂隙注漿試驗(yàn)方法，便于對(duì)不同開(kāi)度的裂隙進(jìn)行注漿，且能直觀(guān)地觀(guān)測(cè)泡沫漿液注入裂隙后的擴(kuò)散過(guò)程和封堵效果，解決了當(dāng)前在進(jìn)行裂隙注漿實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要多套設(shè)備模擬不同開(kāi)度的裂隙、不便于對(duì)泡沫流體進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的/為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明一方面提供了一種泡沫流體裂隙注漿裝置，包括裂隙機(jī)構(gòu)、供水循環(huán)機(jī)構(gòu)、廢液收集機(jī)構(gòu)、泡沫流體注漿機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

4、所述裂隙機(jī)構(gòu)包括透明上板、透明下板和支撐架；所述透明下板與支撐架相連，所述透明上板通過(guò)密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與透明下板相連，所述密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于保持透明上板與透明下板間的密封并調(diào)整透明上板與透明下板的間隙以形成不同開(kāi)度的裂隙；

5、所述透明上板設(shè)有多個(gè)注漿孔，所述泡沫流體注漿機(jī)構(gòu)通過(guò)注漿孔與裂隙相連；

6、所述透明上板還設(shè)有多個(gè)第一測(cè)量孔，所述第一測(cè)量孔連接有壓力監(jiān)測(cè)模塊，所述壓力監(jiān)測(cè)模塊與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電性相連；

7、所述透明下板還設(shè)有進(jìn)水口和出水口；

8、所述供水循環(huán)機(jī)構(gòu)通過(guò)進(jìn)水口與裂隙相連；

9、所述廢液收集機(jī)構(gòu)通過(guò)出水口與裂隙相連，所述廢液收集機(jī)構(gòu)與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電性相連；

10、所述透明上板還設(shè)有出氣口，所述出氣口設(shè)有第一閥門(mén)。

11、可選地，所述透明下板兩端設(shè)有與裂隙同寬用于將管道流轉(zhuǎn)化成裂隙流的第一凹槽和第二凹槽；所述進(jìn)水口設(shè)于第一凹槽，所述出水口設(shè)于第二凹槽。

12、可選地，還包括用于對(duì)裂隙中漿液擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行錄像信息采集的圖像拍攝模塊；

13、所述圖像拍攝模塊包括高速相機(jī)和補(bǔ)光機(jī)構(gòu)；所述高速相機(jī)通過(guò)支架放置于裂隙機(jī)構(gòu)一側(cè)；

14、所述補(bǔ)光機(jī)構(gòu)包括平板燈和延長(zhǎng)螺栓，所述平板燈通過(guò)延長(zhǎng)螺栓依次穿過(guò)透明上板、密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、透明下板并與支撐架相連。

15、可選地，所述供水循環(huán)機(jī)構(gòu)包括用于為裂隙機(jī)構(gòu)持續(xù)供水的供水模塊和用于為供水模塊提供恒定水流壓力與流量的水循環(huán)模塊。

16、可選地，所述供水模塊包括上游儲(chǔ)水桶和供水管；

17、所述供水管設(shè)有流量計(jì)和第二閥門(mén)，所述供水管一端與上游儲(chǔ)水桶相連通，另一端與進(jìn)水口相連；

18、所述水循環(huán)模塊包括設(shè)于上游儲(chǔ)水桶的長(zhǎng)管口和短管口、下游儲(chǔ)水箱和磁力泵；

19、所述磁力泵進(jìn)水端連接有抽水高壓管，所述抽水高壓管遠(yuǎn)離磁力泵的一端與下游儲(chǔ)水箱相連；所述磁力泵出水端連接有進(jìn)水高壓管，所述進(jìn)水高壓管遠(yuǎn)離磁力泵的一端與長(zhǎng)管口相連；

20、所述短管口連接有出水高壓管，所述出水高壓管遠(yuǎn)離短管口的一端與下游儲(chǔ)水箱相連。

21、可選地，所述廢液收集機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)流管、廢液桶和用于稱(chēng)量廢液桶的稱(chēng)量模塊；

22、所述導(dǎo)流管設(shè)有第三閥門(mén)，所述導(dǎo)流管的一端與出水口相連，另一端與廢液桶相連；

23、所述稱(chēng)量模塊與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電性相連。

24、可選地，所述泡沫流體注漿機(jī)構(gòu)包括泡沫發(fā)生器、注漿管、設(shè)于注漿管上的控制閥、液體輸入模塊和氣體輸入模塊；

25、所述泡沫發(fā)生器分別與液體輸入模塊、氣體輸入模塊相連；

26、所述注漿管一端與泡沫發(fā)生器相連，另一端與注漿孔相連。

27、可選地，所述液體輸入模塊包括依次相連的氣瓶、第一壓力表、第四閥門(mén)、氣體流量控制器、單向閥、第二壓力表和第五閥門(mén)；

28、所述第五閥門(mén)與泡沫發(fā)生器相連；

29、所述液體輸入模塊包括依次相連的平流泵、活塞容器和第六閥門(mén)；

30、所述第六閥門(mén)與泡沫發(fā)生器相連。

31、可選地，所述密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括套設(shè)于透明上板外側(cè)的硅膠墊片和套設(shè)于硅膠墊片外側(cè)的金屬墊片；

32、所述硅膠墊片上設(shè)有多個(gè)密封孔，所述密封孔設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓；

33、所述透明上板對(duì)應(yīng)密封孔的位置設(shè)有多個(gè)第一調(diào)節(jié)孔，所述透明下板對(duì)應(yīng)密封孔的位置設(shè)有多個(gè)第二調(diào)節(jié)孔，所述密封孔、第一調(diào)節(jié)孔和第二調(diào)節(jié)孔通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓相連；

34、所述金屬墊片設(shè)有多個(gè)固定孔，所述透明上板對(duì)應(yīng)固定孔的位置設(shè)有多個(gè)第一鎖緊孔，所述透明下板對(duì)應(yīng)固定孔的位置設(shè)有多個(gè)第二鎖緊孔，所述支撐架對(duì)應(yīng)固定孔的位置設(shè)有多個(gè)第三鎖緊孔，所述固定孔、第一鎖緊孔、第二鎖緊孔和第三鎖緊孔通過(guò)緊固件相連。

35、本發(fā)明另一方面提供了一種泡沫流體裂隙注漿試驗(yàn)方法，所述方法基于如上述的泡沫流體裂隙注漿裝置，所述方法包括：

36、1.1、開(kāi)啟供水循環(huán)機(jī)構(gòu)，水流進(jìn)入裂隙中，待裂隙中水飽和后，開(kāi)啟泡沫流體注漿機(jī)構(gòu)，泡沫流體進(jìn)入裂隙中；

37、1.2、觀(guān)測(cè)裂隙中泡沫流體形成漿液的擴(kuò)散形態(tài)以及出水口出水流量的變化，待漿液布滿(mǎn)整個(gè)裂隙或出水口處水流量為零時(shí)，關(guān)閉泡沫流體注漿機(jī)構(gòu)和供水循環(huán)機(jī)構(gòu)；

38、1.3、將壓力監(jiān)測(cè)模塊采集的壓力數(shù)據(jù)、廢液收集機(jī)構(gòu)采集到的流量變化數(shù)據(jù)以及圖像拍攝模塊采集到的漿液擴(kuò)散錄像數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

39、1.4、根據(jù)采集到的壓力數(shù)據(jù)、流量變化數(shù)據(jù)和漿液擴(kuò)散錄像數(shù)據(jù)，分析漿液擴(kuò)散形態(tài)與流量變化和壓力變化的關(guān)系；

40、1.5、改變裂隙開(kāi)度、注漿壓力和流速、水頭高度、泡沫流體的氣液比，重復(fù)步驟1.1至1.4。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

42、1、本發(fā)明利用透明上板與透明下板的間隙模擬裂隙，使得在注漿實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可直觀(guān)地觀(guān)測(cè)泡沫流體漿液注入裂隙后的擴(kuò)散過(guò)程和封堵效果，采用密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保持透明上板與透明下板間的密封，并且通過(guò)密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整透明上板與透明下板的間隙以形成不同開(kāi)度的裂隙，便于對(duì)不同開(kāi)度的裂隙進(jìn)行注漿，解決了當(dāng)前在進(jìn)行裂隙注漿實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要多套設(shè)備模擬不同開(kāi)度的裂隙、不便于對(duì)泡沫流體進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。

43、2、本發(fā)明利用上游儲(chǔ)水桶和下游儲(chǔ)水箱進(jìn)行儲(chǔ)水，通過(guò)長(zhǎng)管口、短管口以及磁力泵形成了能夠維持水頭穩(wěn)定的水流循環(huán)，在需要進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)時(shí)，開(kāi)啟第二閥門(mén)，可為實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定可靠的水流環(huán)境。

44、3、本發(fā)明可研究多組工況條件下泡沫流體灌漿材料擴(kuò)散與封堵裂隙的規(guī)律，并對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集與存儲(chǔ)。