CN112525772A - 用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，包括可视化容器、注浆装置和漂浮装置，可视化容器具有进液口和出液口，注浆装置通过进液口与可视化容器的内部相连通；漂浮装置包括第一漂浮体、第二漂浮体以及带刻度的牵引线，牵引线的一端与第一漂浮体相连接，另一端与第二漂浮体相连接；第一漂浮***于可视化容器的顶部上方，第二漂浮***于可视化容器的内部，其中，第一漂浮体的密度小于空气密度，第二漂浮体的密度大于水密度且小于溶洞填充材料的密度。本发明可用于模拟溶洞回填的注浆填充工艺，为研究填充材料在溶洞水下环境中的流动性和粘聚性提供科学的试验设备支撑。

Description

用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置

技术领域

本发明属于岩土地下工程试验技术领域，具体涉及一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置。

背景技术

随着我国各地基础设施建设规模的不断加大，在基础设施建设过程中不可避免地会遇到岩溶问题所带来的施工风险，为降低岩溶问题所带来的施工风险，目前行业内广泛采用溶洞回填的方式处理岩溶问题，其中，溶洞回填所用到的填充材料至关重要，溶洞填充材料是否具有良好的溶洞水下流动性和粘聚性是后期施工是否能顺利开展的重要前提。

然而，关于如何科学地研究溶洞填充材料在溶洞水下环境中的流动性、粘聚性等材料性能，目前尚未有完善的实验设备。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其可用于模拟溶洞回填的注浆填充工艺，为研究溶洞填充材料在溶洞水下环境中的流动性和粘聚性提供科学的试验设备支撑。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，包括可视化容器、注浆装置和漂浮装置，所述可视化容器具有进液口和出液口，所述注浆装置通过所述进液口与所述可视化容器的内部相连通；所述漂浮装置包括第一漂浮体、第二漂浮体以及带刻度的牵引线，所述牵引线的一端与所述第一漂浮体相连接，另一端与所述第二漂浮体相连接；所述第一漂浮***于所述可视化容器的顶部上方，所述第二漂浮***于所述可视化容器的内部，其中，所述第一漂浮体的密度小于空气密度，所述第二漂浮体的密度大于水密度且小于所述溶洞填充材料的密度。

进一步地，所述注浆装置包括注浆管和漏斗，所述进液口位于所述可视化容器的顶部上，所述注浆管的下端伸入所述可视化容器的内部，且所述注浆管的下端与所述可视化容器的底部之间存在间隔；所述注浆管的上端与所述漏斗的出口端相连通。

进一步地，所述注浆管的下端与所述可视化容器的底部之间的间隔为15～25cm。

进一步地，所述注浆装置包括注浆泵、储浆器、第一连接管和第二连接管，其中，所述第一连接管的一端与所述储浆器相连通，另一端与所述注浆泵的进浆口相连通；所述第二连接管的一端与所述注浆泵的出浆口相连通，另一端通过所述进液口与所述可视化容器的内部相连通。

进一步地，前述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括排水管，所述出液口位于所述可视化容器的顶部上，所述排水管的一端通过所述出液口与所述可视化容器的内部相连通。

进一步地，前述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括集水箱，其中，所述排水管的另一端与所述集水箱的内部相连通。

进一步地，前述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括水泵，其中，所述水泵的进水口与所述集水箱的内部相连通，所述水泵的出水口与所述可视化容器的内部相连通。

进一步地，所述漂浮装置邻近所述进液口设置。

进一步地，所述可视化容器包括箱体和箱盖，所述箱盖可拆卸地盖合于所述箱体的顶部上，其中，所述箱盖上开设有所述进液口和所述出液口。

进一步地，所述第一漂浮体包括氢气球、氦气球中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，通过设置可视化容器，在往可视化容器中注入一定量的水后，可实现溶洞水下环境的模拟，同时通过设置与可视化容器相连通的注浆装置，可将待测试的溶洞填充材料注入到装有水的可视化容器中，从而实现了溶洞回填过程的模拟，其中，在进行溶洞回填的模拟实验的过程中，可通过可视化容器实时观察溶洞填充材料在水中的动态变化，进而可根据溶洞填充材料在水中的分层情况判断出所测试的溶洞填充材料是否具有良好的粘聚性，此外，可通过至少由第一漂浮体、第二漂浮体以及带刻度线的牵引线所组成的漂浮装置实时监测溶洞填充材料在可视化容器中的灌注高度变化，进而可通过记录单位时间内牵引线的刻度变化情况判断出所测试的溶洞填充材料是否具有良好的流动性，从而为研究溶洞填充材料在溶洞水下环境中的流动性和粘聚性提供了科学的试验设备支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。

图1为本发明一实施例中用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例中用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置的正视图；

图3为本发明另一实施例中用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置的正视图。

附图标记说明：

1-可视化容器，2-注浆装置，201-注浆管，202-漏斗，211-注浆泵，212-储浆器，213-第一连接管，214-第二连接管，3-漂浮装置，31-第一漂浮体，32-第二漂浮体，33-牵引线，4-排水管，5-集水箱，6-管道，7-水泵。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，包括可视化容器1、注浆装置2和漂浮装置3，可视化容器1具有进液口(图中未标示出)和出液口(图中未标示出)，注浆装置2通过进液口与可视化容器1的内部相连通；漂浮装置3包括第一漂浮体31、第二漂浮体32以及带刻度的牵引线33，牵引线33的一端与第一漂浮体31相连接，另一端与第二漂浮体32相连接；第一漂浮体31位于可视化容器1的顶部上方，第二漂浮体32位于可视化容器1的内部，其中，第一漂浮体31的密度小于空气密度，第二漂浮体32的密度大于水密度且小于溶洞填充材料的密度。

在本实施例中，所述可视化容器1可由玻璃等现有透明材料制成；所述第一漂浮体31可以是氢气球、氦气球等可漂浮于空中的物体；所述第二漂浮体32的选用可根据所需测试的填充材料的密度灵活选择，为方便理解，本实施例以由一定比例的水泥、粉煤灰、矿粉、絮凝剂、盾构泥、减水剂、早强剂和水混合而成的新型填充材料(经实验证明，该新型填充材料具有良好的流动性和粘聚性)为例进行说明，此时，可选用铁球等作为所述第二漂浮体32。

本实施例的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置使用原理如下：

首先，可先往可视化容器1中注入一定量的清水(如注满清水)，保证可视化容器1的内部具有一定的水压力(即，模拟溶洞水下环境)，同时记录此时牵引线33的初始刻度位置，然后通过注浆装置2将待测试的填充材料注入到装有清水的可视化容器1中(即，模拟溶洞回填的注浆填充过程)，并实时观察填充材料在水中的动态变化以及牵引线33的刻度位置变化，其中，由于第一漂浮体31的密度小于空气密度而漂浮于空中，第二漂浮体32的密度大于水密度且小于溶洞填充材料的密度，因此带刻度线的牵引线33可始终处于绷直状态，且第二漂浮体32在溶洞填充材料灌注的过程中始终处于悬浮状态(即，第二漂浮体32会随着溶洞填充材料的堆积而上升，且第二漂浮体32的上升高度与溶洞填充材料在可视化容器1中的灌注高度相等)；一段时间后(如一分钟后)，停止注入填充材料，记录此时牵引线33的最终刻度位置，如此，根据所记录的初始刻度位置和最终刻度位置，可计算所测试的溶洞填充材料的灌注速率，灌注速率越大则表明所测试的溶洞填充材料的流动性越好；另外，可通过观察溶洞填充材料在水中的分层情况判断出所测试的溶洞填充材料的粘聚性，分层越明显，则表明溶洞填充材料的粘聚性越好。

本实施例提出的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，通过设置可视化容器1，在往可视化容器1中注入一定量的水后，可实现溶洞水下环境的模拟，同时通过设置与可视化容器1相连通的注浆装置2，可将待测试的溶洞填充材料注入到装有水的可视化容器1中，从而实现了溶洞回填过程的模拟，其中，在进行溶洞回填的模拟实验的过程中，可通过可视化容器1实时观察溶洞填充材料在水中的动态变化，进而可根据溶洞填充材料在水中的分层情况判断出所测试的溶洞填充材料是否具有良好的粘聚性，此外，可通过至少由第一漂浮体31、第二漂浮体32以及带刻度线的牵引线33所组成的漂浮装置3实时监测溶洞填充材料在可视化容器1中的灌注高度变化，进而可通过记录单位时间内牵引线33的刻度变化情况判断出所测试的溶洞填充材料是否具有良好的流动性，从而为研究溶洞填充材料在溶洞水下环境中的流动性和粘聚性提供了科学的试验设备支撑。

进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，注浆装置2包括注浆管201和漏斗202，进液口位于可视化容器1的顶部上，注浆管201的下端伸入可视化容器1的内部，注浆管201的上端与漏斗202的出口端相连通，且注浆管201的下端与可视化容器1的底部之间存在间隔，优选地，该间隔为15～25cm。此处需要说明的是，注浆装置2的设置数量根据可视化容器1的体积而定，当可视化容器1的体积较小时，注浆装置2的设置数量可适当减少，反之亦然；优选地，注浆装置2和漂浮装置3成对设置，且相应的漂浮装置3靠近相应的注浆管201设置(即，相应的漂浮装置3邻近相应的进液口设置)，以便更加准确地监测溶洞填充材料在不同灌注位置的灌注速率，图示性地，注浆装置2和漂浮装置3均设置有两组，在进行试验时，两处注浆装置2的注浆工作可分别进行亦可同时进行，所得到的两组数据(即，两组灌注速率)，可通过取平均值的方式确定溶洞填充材料的最终灌注速率。

在本实施例中，基于上述结构设计，可通过人工的方式将所需测试的溶洞填充材料通过漏斗202和注浆管201灌入到可视化容器1中，实现对溶洞回填的注浆填充过程的模拟，结构简单且便于操作，有利于节约试验成本。

进一步地，参照图3，在另一个示例性的实施例中，注浆装置2包括注浆泵211、储浆器212、第一连接管213和第二连接管214，其中，第一连接管213的一端与储浆器212相连通，另一端与注浆泵211的进浆口相连通；第二连接管214的一端与注浆泵211的出浆口相连通，另一端通过进液口与可视化容器1的内部相连通。此处需要说明的是，注浆装置2的设置数量根据可视化容器1的体积而定，当可视化容器1的体积较小时，注浆装置2的设置数量可适当减少，反之亦然；优选地，注浆装置2和漂浮装置3成对设置，且相应的漂浮装置3靠近相应的注浆管201设置(即，相应的漂浮装置3邻近相应的进液口设置)，以便更加准确地监测溶洞填充材料在不同灌注位置的灌注速率，图示性地，注浆装置2和漂浮装置3均设置有两组，在进行试验时，两处注浆装置2的注浆工作可分别进行亦可同时进行，所得到的两组数据(即，两组灌注速率)，可通过取平均值的方式确定溶洞填充材料的最终灌注速率。

在本实施例中，基于上述结构设计，可通过机器辅助的方式将所需测试的溶洞填充材料灌入到可视化容器1中，实现对溶洞回填的注浆填充过程的模拟，操作简单而方便(使用时，只需将事先准备的溶洞填充材料加入到储浆器212中，然后利用注浆泵211将存储于储浆器212中的溶洞填充材料泵入到可视化容器1中即可)，有利于降低试验人员的工作强度。

进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，上述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括排水管4，出液口位于可视化容器1的顶部上，排水管4的一端通过出液口与可视化容器1的内部相连通。如此，在注浆的过程中，通过排水管4可方便将从出液口溢出的液体排出至指定的地方。

进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，上述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括集水箱5，其中，排水管4的另一端与集水箱5的内部相连通。

在本实施例中，在注浆的过程中，可视化容器1中的液体会出液口溢出，其中，当所测试的溶洞填充材料的粘聚性较好时，所排出的液体为清水，而当所测试的溶洞填充材料的粘聚性较差时，所排出的液体则为浆液，本实施例基于上述结构设计，通过排水管4将从出液口溢出的液体排出至集水箱5进行收集，可避免造成资源浪费或者所排出的液体对外部环境造成污染。

进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，上述用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置还包括水泵7，其中，水泵7的进水口与集水箱5的内部相连通，水泵7的出水口与可视化容器1的内部相连通。图示性地，水泵7设置于集水箱5中且通过一管道6与其中一个漏斗202的进口端相连通。

在本实施例中，由于当所测试的溶洞填充材料的粘聚性较好时，所排出的液体为清水，因此通过进行上述结构设计，可在进行下一次试验操作时，通过水泵7将集水箱5所收集的清水泵7入到可视化容器1中进行重复使用，达到节约水资源的效果。

优选地，所述可视化容器1包括箱体和箱盖，箱盖可拆卸地盖合于箱体的顶部上，其中，箱盖上开设有进液口和出液口。如此，可在试验完成后对可视化容器1进行拆卸，以便清理箱体内部，供下次试验重复使用。

另外，需要说明的是，本发明公开的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，包括可视化容器、注浆装置和漂浮装置，所述可视化容器具有进液口和出液口，所述注浆装置通过所述进液口与所述可视化容器的内部相连通；所述漂浮装置包括第一漂浮体、第二漂浮体以及带刻度的牵引线，所述牵引线的一端与所述第一漂浮体相连接，另一端与所述第二漂浮体相连接；所述第一漂浮***于所述可视化容器的顶部上方，所述第二漂浮***于所述可视化容器的内部，其中，所述第一漂浮体的密度小于空气密度，所述第二漂浮体的密度大于水密度且小于所述溶洞填充材料的密度。

2.根据权利要求1所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，所述注浆装置包括注浆管和漏斗，所述进液口位于所述可视化容器的顶部上，所述注浆管的下端伸入所述可视化容器的内部，且所述注浆管的下端与所述可视化容器的底部之间存在间隔；所述注浆管的上端与所述漏斗的出口端相连通。

3.根据权利要求2所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，所述注浆管的下端与所述可视化容器的底部之间的间隔为15～25cm。

4.根据权利要求1所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，所述注浆装置包括注浆泵、储浆器、第一连接管和第二连接管，其中，所述第一连接管的一端与所述储浆器相连通，另一端与所述注浆泵的进浆口相连通；所述第二连接管的一端与所述注浆泵的出浆口相连通，另一端通过所述进液口与所述可视化容器的内部相连通。

5.根据权利要求1所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，还包括排水管，所述出液口位于所述可视化容器的顶部上，所述排水管的一端通过所述出液口与所述可视化容器的内部相连通。

6.根据权利要求5所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，还包括集水箱，其中，所述排水管的另一端与所述集水箱的内部相连通。

7.根据权利要求6所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，还包括水泵，其中，所述水泵的进水口与所述集水箱的内部相连通，所述水泵的出水口与所述可视化容器的内部相连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于，所述漂浮装置邻近所述进液口设置。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于,所述可视化容器包括箱体和箱盖，所述箱盖可拆卸地盖合于所述箱体的顶部上，其中，所述箱盖上开设有所述进液口和所述出液口。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的用于测试水下溶洞填充材料填充效果的试验装置，其特征在于,所述第一漂浮体包括氢气球、氦气球中的任意一种。

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