多功能注浆测试装置的研制

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1、万方数据第40卷第2期2004年3月地质与薯"曩GEOLOGYANDPROSPECr兀NGVol-加No．2Mareh．2004多功能注浆测试装置的研制靖向党，阮文军，于波(长春工程学院．长春13加21)【摘要】介姆了一种基于径向注荣扩散模型的新型注浆测试装王．谈蓑王较好地模拟了实际注浆工艺，可进行单液压力注浆和双液压力注浆试验度循环式等多工艺注浆试验，并可同时测试防渗性、可注性、扩散性及固蛄体强度等指标，实现了用一台仪器进行多工艺条件下的多项指标或数据洲试．具有多功能性；试验研究也证实了其可行性和实用性。

2、[关t词】注浆测试蓑王研制径向扩散多功能[中圈分类号】TU459．9[文献标识码】A[文章编号]0495—5331(2004J02—0085—05O前言注浆(InjectionGrout)，又称为灌浆(Gr∞6ng)，它是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌人地层或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。注浆技术自19世纪初法国人首先采用以来，大致经历了原始粘土浆液注浆阶段(1802一1857年)、初级水泥浆液注浆阶段(1858～1919年)、中级化学浆液注浆阶段(1920一1969年

3、)、现代注浆阶段(1969年以后)等4个阶段。随着注浆材料和工艺的发展。注浆测试技术也有了长足的进步．主要集中在浆液材料的性能测试(如密度、pH值、粘度、凝胶时间、结石率、抗压和抗折强度、抗挤压强度等)和注浆后的原位试验方面。由于它们仅测试某一方面，不能综合反映浆液性能和注浆工艺，也不能模拟工程实际预测注浆效果，所以这些注浆测试技术对注浆设计和施工仅起到参考作用，并没有直接的指导意义。因此，如果能尽可能地模拟工程实际，研制能综合反映浆液性能和注浆工艺、并预测注浆效果的方法和仪器，将有重要的理论和实践意义。在

4、我院科研基金的资助下，笔者研究开发了一种多功能的注浆测试装置。该装置已获得国家专利(专利号：zL01272322．3)。1研究目标与方案选择1．1研究目标确定研制注浆测试装置的目的是通过对浆液注入的测试更有效地指导注浆设计与施工。因此，鉴于目前测试仪器(装置)存在的缺陷和实际施工的需要，所研制的测试装置的测试结果应能综合反映注浆工艺与浆液性能的实际情况，实现如下具体目标(或功能)：1)评价某种浆液在某类地层的可注性(或可灌性)，用单位时问、单位压力注入试样的浆液量计量，Qh’mL／min·MPa；2)评价某

5、种浆液对某类地层的封堵效果，即防渗性。通过注浆前、后的压水试验，用压水渗透系数计量，胃，cIn／8；3)评价某种浆液在某类地层的扩散性(或扩散范围或扩散距离)，用扩散半径计量，R，mm；4)注浆测试过程中形成强度试样，以评价某种浆液注入某类地层后的固结体强度和强度分布情况，即抗压强度口。，抗折强度口。，MPa；5)可采用单液压力注浆、双液压力注浆、循环注浆等不同的工艺方法实施注浆测试。1．2测试装置的测试方案选择目前的模拟性测试多为恒定过水断面的轴向、单功能试验，而实际洼浆施工是从一个柱状孔向四周径向扩散压

6、浆的过程，且在注浆过程中过水断面不断增加，如图1所示。所以，为了更贴近实际注浆[收稿日期】2003—04—28；[修订日期】2003一11—28；[责任编辑]陈仁俊。[第一作者简介】靖向党(1957年一)。男．1％1年毕业于原中南矿冶学院(现中南大学)，教授，主要从事钻探工程、岩土工程的教学、科研及管理工作。万方数据地质与勘探2004年的渗透机理，从而使测试结果更具有指导意义，选择模拟注浆的径向渗透扩散模型作为注浆测试装置的基本方案，并实现了多功能测试，如图2所示。图l浆液从孔中向四周扩散示意图l川S孔；2

7、一地层图2注浆测试装置的基本方案示意图l一浆液注人口12—絮灌注人(排出)口；3～中心孔州样(被洼地层)；5一外套花罔2注浆测试装总体结构的设计考虑到该装置要实现单液和双藏压力注浆、循环注浆，上部设计为带活动隔离板的双向三通顶盖。循环注浆时将活动隔离板装上，以实现浆液在孔内循环，而单液和双液注浆时应去掉。配有两个标准阀门，以实现流量调节、保压和循环注浆时调压等；为了进行浆液可注性、防渗性的测试，中心孔采用花管形式，外套采用花网形式。以利于液体的扩散、透出和计量；为了评价注浆地层的圃结性能(或结石体的强度)和

8、浆液在地层中的扩散情况，利用上下压盖与花管和花网构成一个装样腔体，其内部放置若千个拖网削样盒．尺寸为40哪×40mmxl∞m，腔体内和{6唾样盒内均装满相同的砂土样。测试装置的基本结构原理见图3。3注浆测试装置压水试验理论3．1压水试验的渗流理论与渗透系数鸠布衣根据达西的基本渗流定律研究了完整潜水钻孔和完整自流水钻孔的地下水涌水理论，依据酾图3注浆测试装置基本结构原理图l一阀门与瞥路；2一双向三通顶盖；3一顶盖固