1.一种松散体渗透注浆模拟试验方法,其特征在于,采用松散体渗透注浆模拟试验装置,所述松散体渗透注浆模拟试验装置包括注浆系统、围压加载系统和监测系统,所述围压加载系统包括恒压围压泵(2)和双胶套围压加载器(1),所述双胶套围压加载器(1)包括柱筒(20)、设在柱筒(20)注浆口一端的紧固螺母Ⅰ(17a)、设在柱筒(20)出浆口一端的紧固螺母Ⅱ(17b),所述柱筒(20)中设有瓣膜胶套(22),瓣膜胶套(22)外壁与柱筒(20)内壁之间环绕设有水囊胶套(21),所述紧固螺母Ⅰ(17a)和紧固螺母Ⅱ(17b)从两端旋入柱筒(20)中且端部分别顶住水囊胶套(21),水囊胶套(21)两端的端翼(21a)分别置于紧固螺母Ⅰ(17a)、紧固螺母Ⅱ(17b)端部的弧形卡槽中,一注浆口螺杆(18)从双胶套围压加载器(1)的注浆口一端沿轴线旋入紧固螺母Ⅰ(17a)中,且注浆口螺杆(18)中心设有注浆通道(18a),一出浆口螺杆(19)从双胶套围压加载器(1)的出浆口一端沿轴线旋入紧固螺母Ⅱ(17a)中,且出浆口螺杆(19)中与其轴线平行设有多个出浆通道(19a),所述注浆口螺杆(18)和出浆口螺杆(19)的外径皆与瓣膜胶套(22)的外径相同,所述水囊胶套为双层空心圆筒结构,且双层空心圆筒中部设有水孔(23),恒压围压泵(2)的出口通过围压管路(4)连接至水孔(23);
所述注浆系统包括储浆罐(7),储浆罐(7)与双胶套围压加载器(1)的注浆口螺杆(18)之间通过注浆管路(9)连接,且注浆管路(9)上设有注浆泵(6),储浆罐(7)中设有搅拌机(8);
所述监测系统包括监测主机(10)、泵压传感器(11)、注浆口压力传感器(12)、围压传感器(13)和多个电阻率感应元件(14),所述泵压传感器(11)设在注浆泵(6)出口处,注浆口压力传感器(12)设在双胶套围压加载器(1)的注浆口处,围压传感器(13)设在恒压围压泵(2)的出口,多个电阻率感应元件(14)沿瓣膜胶套(22)的长度方向均布在瓣膜胶套(22)内壁面,依次间隔80mm,泵压传感器(11)、注浆口压力传感器(12)、围压传感器(13)分别与监测主机(10)通过数据传输线路(16)电连接,且电阻率感应元件(14)通过电阻率传输线路(15)连接至监测主机(10);
试验方法包括以下步骤:
(1)松散体充填、加压:固定出浆口螺杆(19),将双胶套围压加载器(1)竖直放置使出浆口螺杆(19)与地面贴合,在组成瓣膜胶套(22)的半筒套环向密封圆弧(24)和径向密封圆弧(25)上涂抹凡士林用于加强密封效果,将瓣膜胶套(22)缓慢放入双胶套围压加载器(1)内部,使其外壁与水囊胶套(21)内壁贴合;将现场取样的松散体缓缓放入瓣膜胶套(22)内部至与瓣膜胶套(22)的顶部平齐,拧紧注浆口螺杆(18);现场实测垂直地应力为σ1,启动恒压围压泵(2),恒压围压泵(2)将高压水源(3)中的高压水泵出并通过围压管路(4)输入水囊胶套(21)中,根据现场地应力水平施加围压σ1,稳压10min;
(2)调试监测:启动监测主机(10),确保监测主机(10)能够获得泵压传感器(11)、注浆口压力传感器(12)、围压传感器(13)和电阻率感应元件(14)的数据;
(3)设置注浆参数:将制备超细水泥浆液的浆液倒入储浆罐(7)内,开启搅拌机(8)持续搅拌;启动注浆泵(6),设置注浆泵(6)的压力P,使其与现场注浆压力相同,恒压围压泵(2)的压力σ1与注浆泵(6)的压力P满足公式一,确保双胶套围压加载器(1)密封安全、注浆过程为渗透注浆:σ1-P>1MPa 公式一
(4)注浆:开启注浆泵(6),并同时启动监测主机(10)开始监测,通过泵压传感器(11)获得注浆结束过程中注浆泵(6)出口压力、通过注浆口压力传感器(12)获得双胶套围压加载器(1)的入口处压力、通过围压传感器(13)获得恒压围压泵(2)的出口压力、通过各个电阻率感应元件(14)获得不同位置的松散体电阻变化;
(5)停止注浆:对于孔隙率较大的压实松散体,当浆液在从出浆口流出时刻为停止注浆时刻;对于粒径较小、孔隙率较小的压实松散体,浆液扩散距离有限,当电阻率感应元件(14)获得的电阻率值稳定后为停止注浆时刻,此时先停注浆泵(6),静置5min,然后停止恒压围压泵(2),开启手动开关阀(5)泄压、放出高压水;
(6)取样分析:完全泄压后,将瓣膜胶套(22)包裹的固结松散体(27)取出,待浆液完全固结后将瓣膜胶套(22)轻轻取下,固结松散体(27)加固形成类圆柱体,对固结松散体(27)进行扩散形式分析,取Φ50mm×100mm标准岩样进行单轴压缩试验,确定单轴压缩强度和弹性模量;
(7)清洗:清洗储浆罐(7)、搅拌机(8),洗净的储浆罐(7)中倒入清水,用注浆泵(6)抽注两次,并清洗注浆泵(6)和注浆管(9)。
2.根据权利要求1所述的松散体渗透注浆模拟试验方法,其特征在于,所述瓣膜胶套(22)的外径与水囊胶套(21)内径相同,且瓣膜胶套(22)的厚度为5mm。
3.根据权利要求1所述的松散体渗透注浆模拟试验方法,其特征在于,所述注浆泵(6)为恒压恒流泵,恒压稳压范围为0 6MPa,恒流稳流范围为0 600ml/min;恒压围压泵(2)稳压~ ~范围0 25MPa。
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