CN112697652A - 一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置 - Google Patents

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和胜军
李宏杰
李元泉
钟书
刘坤伦
郭康
高磊
周钰杰
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Abstract

本发明属于建筑工程仪器设备技术领域,具体地说,涉及一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置。所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置包括供压装置、储浆罐、支架、电子秤、注浆管和模型箱。本发明通过供压设备进行供压灌注浆液,并通过不同高度的注浆孔进行同时注浆,可高效、均匀地进行实验过程中的灌浆工作。模型箱四周亚克力玻璃板和钢桁架可进行拆卸,组装和拆卸方便,同时可在模型箱内直接填充需要研究土体,可模拟实际工程环境,直观地观察浆液对土体的影响,满足浆液扩散机理的研究需要。本实验装置在注浆实验完成及浆液凝固后,对模型箱内土体进行开挖,由于浆液中掺入了染色剂,可清晰观察到浆液在土体中的走向、浆脉的分布及扩散距离。

Description

一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置
技术领域
本发明属于建筑工程仪器设备技术领域,具体地说,涉及一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置。
背景技术
高原山地地区亟需建设大量公路桥梁及大型建筑物,桩基础在其中扮演着重要的角色。而灌注桩桩端后注浆技术对桩基的承载能力有较好的改善作用,并且对建设工期几乎不产生影响,也因此创造出巨大社会经济效益。但由于土体的区域性和复杂性,导致目前的实际工程中所使用的灌注桩端后注浆技术在设计方面,都处于半经验半理论的状态,使得理论研究难以满足实际工程的需求,这对社会的发展造成了严重的影响。
浆液扩散机理对于灌注桩端后注浆技术具有重要的意义。为了响应工程实践发展,研究浆体在土中的扩散机理是迫在眉睫的,进一步发展灌注桩后注浆技术,最终为保证灌注桩的质量奠定基础。而目前对浆体在土中的扩散机理的研究并没有完善的注浆实验装置,给研究工作带来了很大程度上的制约,现有技术中虽然已经有一些简易的实验设备,但这些实验设备大多还是停留在传统的灌浆方式上,例如现有的模型箱等,灌浆效率和灌浆均匀性都较差,而且无法模拟实际工程环境,更无法直观地观察浆液对土体的影响,不能满足现有的研究需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,可高效、均匀地进行实验过程中的灌浆工作,可模拟实际工程环境,直观地观察浆液对土体的影响,满足浆液扩散机理的研究需要。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,包括供压装置、储浆罐、支架、电子秤、注浆管和模型箱,所述的储浆罐顶部开设有注入端口,下部开设有输出端口,储浆罐内储存待灌注浆液和染色剂混合液,所述供压装置通过供压管道和储浆罐顶部注入口连通,储浆罐通过支架支撑放置在电子秤上,所述的注浆管竖直安装在模型箱中心,注浆管管身上竖向开设有若干注浆孔,注浆管通过输浆导管与储浆罐输出端口连通。
进一步,所述的模型箱四周侧壁由亚克力玻璃板组合围成,模型箱内部侧壁通过若干榀钢桁架支撑,钢桁架拐角连接处通过六角螺栓固定,钢桁架通过固化胶与模型箱侧壁的亚克力玻璃板连接。
进一步,所述的钢桁架拐角连接处通过六角螺栓固定,连接处可拆卸。
进一步,所述的注浆管的注浆孔上设置有阀门,阀门为单向阀。
进一步,所述的模型箱中部设置有用于固定注浆管的固定支架。
进一步,所述的注浆管管身开设有五排注浆孔,最上端一排孔距离注浆管端头区域范围不打孔。
进一步,所述的注浆管五排注浆孔之间的距离为80~100mm,注浆孔直径为8~10mm。
进一步,所述的供压管道两端连接处和输浆导管两端连接处均采用卡箍紧固。
本发明的有益效果:
1. 通过供压设备进行供压灌注浆液,并通过不同高度的注浆孔进行同时注浆,使得浆液可均匀的灌注到土体各个位置,可高效、均匀地进行实验过程中的灌浆工作。
2. 所述的模型箱四周侧壁由亚克力玻璃板组合围成,模型箱内部侧壁通过若干榀钢桁架支撑,而且亚克力玻璃板和钢桁架可进行拆卸,既有利于实验的进行,又便于实验后开挖土体观察实验结果,节省人力物力,同时可在模型箱内直接填充需要研究土体,可模拟实际工程环境,直观地观察浆液对土体的影响,满足浆液扩散机理的研究需要。
3. 本实验装置在注浆实验完成及浆液凝固后,对模型箱内土体进行开挖,由于浆液中掺入了染色剂,可清晰观察到浆液在土体中的走向、浆脉的分布及扩散距离。
4.本实验装置操作简单、所需材料获取方便,可以多次注浆,重复使用,能够很好满足室内实验要求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的内部结构俯视图
图3为本发明的注浆管结构示意图。
图中:1-供压装置、2-储浆罐、3-供压管道、4-支架、5-电子秤、6-注浆管、7-模型箱、8-注浆孔、9-输浆导管、10-钢桁架、11-阀门、12-固定支架、13-卡箍、14-六角螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3,一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,包括供压装置1、储浆罐2、支架4、电子秤5、注浆管6和模型箱7,所述的储浆罐2顶部开设有注入端口,下部开设有输出端口,储浆罐2内储存待灌注浆液和染色剂混合液,储浆罐2内浆液以比例1:10~1:20掺入染色剂,在注浆实验完成及浆液凝固后,对模型箱7内土体进行开挖,由于浆液中掺入了染色剂,可清晰观察到浆液在土体中的走向、浆脉的分布及扩散距离。所述供压装置1为数码智能控制压缩机,通过供压管道3和储浆罐2顶部注入端口连通,储浆罐2罐底有支架4作为支撑,储浆罐2通过支架4支撑放置在电子秤5上,通过电子秤5可以观察到注浆的进度,并通过供压装置1,实现对注浆的直接控制,实现供压灌注。所述的注浆管6竖直安装在模型箱7中心,注浆管6为对穿管,注浆管6管身上竖向开设有若干注浆孔8,注浆管6通过输浆导管9与储浆罐2输出端口连通,作为本实施例优选方案,注浆管6管身开设有五排注浆孔8,最上端一排孔距离注浆管6端头区域范围不打孔,所述的注浆管6总长800~1000mm,优选900mm,注浆管6五排注浆孔8之间的距离为80~100mm,优选90mm,注浆孔8直径为8~10mm,优选9mm,保证在注浆时浆液能够从不同深度的土体内同时灌注,实现高效注浆,确保注浆的均匀性。作为优选,所述的模型箱7中部600mm高处设置有用于固定注浆管6的固定支架12,注浆管6在填土前放入模型箱7中,利用固定支架12进行固定。本实验装置操作简单、所需材料获取方便,可以多次注浆,重复使用,能够很好满足室内实验要求。
所述的模型箱7四周侧壁由亚克力玻璃板组合围成,厚度为5~10mm,模型箱7内部侧壁通过若干榀钢桁架10支撑,钢桁架10拐角连接处通过六角螺栓14固定,对进行模型箱7加固,钢桁架10通过紫外光固化胶与模型箱7侧壁的亚克力玻璃板连接,作为本实施例优选,模型箱7四周各由三榀钢桁架10和六角螺栓14进行加工固定,在离箱底50mm处设置第一榀钢桁架和六角螺栓,在离箱底500mm处设置第二组钢桁架和六角螺栓,在离箱底950mm处设置第三榀钢桁架和六角螺栓。模型箱7使用六角螺栓14、钢桁架10和亚克力玻璃板组成,装置组装和拆卸都很方便,既有利于实验的进行,又便于实验后开挖土体观察实验结果,节省人力物力。通过三榀钢桁架10对亚克力玻璃板内部进行支撑,最终组合形成模型箱7,可通过在模型箱7内填筑需研究的土体,每填筑100mm土,即进行人工夯实,距离模型箱7顶部400mm范围之内增加夯实遍数,模型箱7内土体填筑完成后,放置一段时间,实现实际工程环境的模拟,同时,在浇筑过程中可透过亚克力玻璃板直观地观察模型箱7内浆液的扩散情况,从而为满足工程需求和工程安全提供科学依据。
作为优选,所述的注浆管6的注浆孔8上设置有阀门11,阀门11为单向阀,阀门11处于自动关闭状态,土体从外面无法通过阀门11进入管内,浆液可从管内通过阀门11喷出,不需人为控制,即可有效防止外部土体进入管内影响实验,又不影响管内的注浆效果。
所述的供压管道3和输浆导管9均为软管,供压管道3两端连接处和输浆导管9两端连接处均采用卡箍13紧固,方便拆卸和更换。
本发明的使用过程:
首先,在四周***已黏附好钢桁架10的亚克力玻璃板来组装模型箱7,并通过六角螺栓14对其进行固定,将输浆导管9与注浆管6顶端进行连接,并且使用卡箍13对连接部位进行加固;输浆导管9的另一端与储浆罐2输出端口连接,并且使用软水管固定卡箍13对连接部位进行加固;然后通过输浆导管9连接供压设备与储浆罐2,并检查供压设备是否运行正常。
将注浆管6放置在模型箱7内,利用固定支架12将其固定,确认注浆孔8的阀门11处于关闭状态,再填筑需研究的土体;每填筑100mm土,即进行人工夯实,距离模型箱7顶部400mm范围之内增加夯实遍数;模型箱7内土体填筑完成后,放置一段时间。
配置需研究的浆液,染色剂以1:10~1:20比例掺入,注入储浆罐2前需不断搅拌浆液。
注浆前,将电子秤5数值置零,并检查整个装置体系连接是否正常,设备运转是否正常,供压装置1事先设定好注浆压力,将配置好的浆液注入储浆罐2中,以上准备工作完成后开始注浆;电子秤5数值归零时,即可停止注浆。
注浆结束后,需对注浆设备进行清洗,防止浆液凝固而堵塞管道。待注浆若干天后,拆卸六角螺栓14并分解模型箱7,取下亚克力玻璃杯板,开挖土体并观察土体内浆液扩散情况。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置包括供压装置、储浆罐、支架、电子秤、注浆管和模型箱,所述的储浆罐顶部开设有注入端口,下部开设有输出端口,储浆罐内储存待灌注浆液和染色剂混合液,所述供压装置通过供压管道和储浆罐顶部注入口连通,储浆罐通过支架支撑放置在电子秤上,所述的注浆管竖直安装在模型箱中心,注浆管管身上竖向开设有若干注浆孔,注浆管通过输浆导管与储浆罐输出端口连通。
2.根据权利要求1所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的模型箱四周侧壁由亚克力玻璃板组合围成,模型箱内部侧壁通过若干榀钢桁架支撑,钢桁架通过固化胶与模型箱侧壁的亚克力玻璃板连接。
3.根据权利要求2所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的钢桁架拐角连接处通过六角螺栓固定,连接处可拆卸。
4.根据权利要求1所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的注浆管的注浆孔上设置有阀门,阀门为单向阀。
5.根据权利要求1-4任意一条所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的模型箱中部设置有用于固定注浆管的固定支架。
6.根据权利要求5所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的注浆管管身开设有五排注浆孔,最上端一排孔距离注浆管端头区域范围不打孔。
7.根据权利要求6所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的注浆管五排注浆孔之间的距离为80~100mm,注浆孔直径为8~10mm。
8.根据权利要求1所述的用于室内模拟土体劈裂注浆的实验装置,其特征在于:所述的供压管道两端连接处和输浆导管两端连接处均采用卡箍紧固。
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