CN116556441A - 检验钙质砂注浆可注性试验装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检验钙质砂注浆可注性试验装置及测试方法，属于钙质砂地基加固技术领域。该试验装置包括测试试验***、注浆***和数据收集***。注浆***制备注浆浆液并向测试试验***内注入浆液；数据收集***收集测试试验***的孔隙水压力、土压力与浆液流速等数据；在注浆***对测试试验***内的钙质砂进行注浆时，数据收集***通过摄像机记录注浆过程、注浆压力、浆液流量，以及测试试验***钙质砂砂层孔隙水压力、土压力与流量等数据。通过指标判断浆液在测试土样地层的可注性分析，有效论证钙质砂地基注浆加固的可行性。
Description
技术领域
本发明涉及一种检验钙质砂注浆可注性试验装置及测试方法，属于钙质砂地基加固技术领域。
背景技术
岛礁工程地基以钙质砂为主，主要由贝壳、珊瑚、藻类等海洋生物沉积形成的碳酸钙等不溶性碳酸盐组成。钙质砂具有易破碎、易胶结、孔隙率高、形状不规则等特点。为保证岛礁地基的安全稳固，需要对其采取必要的加固手段。钙质砂地基常用桩基础、冲振、夯实或挤密等扰动方式进行加固处理，微生物固化技术也是如今的主要研究方向。桩基础施工复杂、成本高、工程量大，扰动加固对提高砂体的承载力和抗渗性能有限，对于钙质砂地基的加固效果有限。而微生物固化在工程应用上面还不够成熟，难以应用到实际工程中。
目前，注浆加固技术成熟，成本低廉。然而，注浆加固技术在钙质砂地基注浆加固方面的应用研究还很少；尤其是针对钙质砂地层可注性这方面，目前还没有相关报道。
因此，亟需开发一种钙质砂可注性模拟测试装置，以帮助确定注浆材料对于实际工程的可注性分析和注浆加固效果分析，这对于注浆技术应用于钙质砂地基加固的可行性分析至关重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种检验钙质砂注浆可注性试验装置及测试方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
检验钙质砂注浆可注性的试验装置，包括测试试验***、注浆***和数据收集***；
所述测试试验***包括：
动无水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口，其底部具有浆液出口；
静水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口和浆液出口；所述静水测试注浆管体与所述无水测试注浆管***于同一高度；
动水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口，其底部具有浆液出口，其上部具有进水口；所述动水测试注浆管体与所述无水测试注浆管***于同一高度；
注浆花管，其一端开口，其另一端密封，其管壁上开设有若干注浆通孔，其数量为三个；三个所述注浆花管，其开口端朝上地分别竖向设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，其开口端分别与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体、和无水测试注浆管体的注浆入口连通；
水箱，其进水口与水龙头连通；
稳压容器，其进水口与所述水箱的出水口连通，其出水口与所述动水测试注浆管体的进水口连通；
所述注浆***包括：
搅拌桶；
储浆桶，其进料口与所述搅拌桶的出料口连通；
气动注浆泵，设置于所述储浆桶的上部，其进料口与所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通；
空气压缩机，其出气口与所述储浆桶内部连通，将所述储浆桶内的浆液压至所述储浆桶的出料口；
所述数据收集***包括：
计算机；
摄像机，与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管***于同一高度，将拍摄到的图像传输给所述计算机；
土压力计，设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，将监测到的信号传输给所述计算机；
孔隙水压力计，设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，将监测到的信号传输给所述计算机。
根据本发明公开的一些实施例，所述搅拌桶的数量可以为两个，所述储浆桶的数量可以为两个，所述气动注浆泵的数量可以为两个；其中一个所述搅拌桶与一个所述储浆桶连通，另一个所述搅拌桶与另一个所述储浆桶连通，其中一个所述气动注浆泵，其进料口与一个所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通；另一个气动注浆泵，其进料口与另一个所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通。
根据本发明公开的一些实施例，所述注浆***还包括搅拌管；所述搅拌管，其进料口与所述气动注浆泵的出料口连通，其出料口分别与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口连通；所述搅拌管中设有搅拌扇叶，所述搅拌扇叶随所述搅拌管内浆液的流动而转动。
根据本发明公开的一些实施例，所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的浆液出口处设有滤网。
根据本发明公开的一些实施例，所述空气压缩机的出气口通过第一管路分别与所述储浆桶内部连通，所述第一管路上设置有压力表和电控空气阀；所述储浆桶的出料口通过第二管路与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口连通，所述第二管路上依次设有压力表、伺服流量阀和流量监测装置。
根据本发明公开的一些实施例，所述气动注浆泵的出料口处设有电磁流量计和注浆压力表。
根据本发明公开的一些实施例，所述注浆花管的密封端呈圆锥体形状，所述圆锥体形状的锥顶朝下。
根据本发明公开的一些实施例，所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体均为透明材质。
根据本发明公开的一些实施例，所述注浆***还包括浆液收集桶；所述浆液收集桶的进料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的浆液出口连通，所述浆液收集桶的出水口与所述水箱内部连通。
钙质砂注浆可注性测试方法，采用本发明公开的所述检验钙质砂注浆可注性的试验装置，包括以下步骤：
步骤一：在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体中分别分层装入试验所需要的颗粒级配的钙质砂，将多个孔隙水压计和土压力计分别设置在钙质砂样中的不同高度位置；
步骤二：向所述水箱中注水，控制水箱中的水的高度以调整所述动水测试注浆管体内的压力，使所述动水测试注浆管体的浆液出口有水流出，形成动水环境；向静所述水注浆测试管体中注满水，形成静水环境；
步骤三：待所述动水测试注浆管体内的压力稳定后，记录此时所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体中钙质砂层中土压力计和孔隙水压力的数据，通过所述摄像机拍下此时的测所述试试验***的状态，作为试验初始数据；
步骤四：将试验浆液装入所述搅拌桶中，用搅拌机将浆液搅拌均匀；将所述空气压缩机设置到需要的注浆压力值与注浆速率，开始进行注浆；
步骤五：用所述摄像机记录注浆过程，实时记录渗漏水、砂量和浆液渗出,用所述计算机收集孔隙水压与土压力数据，用所述电磁流量计记录流量；对于无水注浆试验，注浆过程中，所述无水测试注浆管体的浆液出口流出浆液时，结束注浆，对于静水以及动水实验，保持注浆时间5min后结束注浆，如果发现注浆压力超过预定压力，应立即停止注浆；注浆完毕后，关闭所述空气压缩机，待所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内的水泥浆液凝结后，取出钙质砂注浆结石体观察水泥砂浆的注入情况。
钙质砂层的可注性测试表现出完全可注、注入不充分和不可注三种情况。在完全可注的情况下，注浆浆液完全进入了被注介质骨架的孔隙中，与钙质砂砂层充分混合并凝结。在注入不充分的情况下，部分浆液颗粒会被砂层颗粒阻拦，导致注入介质的渗透性逐渐降低，并出现浆砂分层现象。如果出现不可注情况，注浆浆液无法进入钙质砂砂层中，只能有限度地渗入自由水，从而导致水灰比快速减小，浆液颗粒快速团聚，最终形成水泥滤饼，并只有少部分水泥凝固，砂层基本不受影响。
钙质砂可注性试验中钙质砂层颗粒粒径、注浆压力、水灰比成正相关，与相对密实度、黏性细砂颗粒含量呈负相关。对钙质砂可注性数据进行拟合，得出钙质砂可注性判别公式：
其中，Dr为相对密实度，θ为黏性细砂颗粒含量，W/C为浆液水灰比，P为注浆压力，D为砂层颗粒粒径，d为水泥浆液粒径
通过对比分析各工况下钙质砂层可注性情况和N值，得出了二者之间的基本关系式:当N＜30时，钙质砂层不可注；30≤N≤32，钙质砂层注入不充分；当N＞35时，钙质砂层完全可注。
本发明的有益效果是：
1、本发明可以在一套实验设备上实现钙质砂注浆浆液的制备、输送、灌注并对注入效果进行评价，使用方便，极大地降低了时间与成本。
2、本发明可以改变单一研究单一因素或多因素组合下钙质砂可注性的可行性的影响条件，以及对土体的土压力、渗孔隙水压力、注浆压力以及注浆流速等因素进行单独研究，无需重复制作实验模型。
3、本发明可以实现同时对动水、静水以及无水环境下的钙质砂可注性进行研究，也可对其中一种或两种环境单独研究，可以对可注性进行详细***分析。
4、本发明的可以同时进行钙质砂可注性试验的复注试验，可以实现同时进行两种浆液的注入，并均匀搅拌，提高研究效率。
5本发明可以在一套试验装置上实现研究不同注浆浆液在不同颗粒级配的钙质砂注浆可注性，给出相应的判别准则的功能。
附图说明
图1为本发明实施例公开的钙质砂注浆可注性试验装置结构示意图；
图2为本发明实施例公开的钙质砂注浆可注性试验装置的稳压容器的截面示意图；
图3为本发明实施例公开的无水测试试验测试管的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例公开的静水测试试验测试管的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例公开的动水测试试验具体线路示意图；
图6为本发明实施例公开的搅拌管截面示意图；
图7为本发明实施例公开的动水测试试验测试管的剖面结构示意图；
图8为本发明实施例公开的注浆花管结构示意图；
图9为搅拌桶的剖面结构示意图；
图中，1.搅拌桶，2.注浆搅拌机，3.浆液输送阀，4.空气压缩机，5.压力控制阀，6.电磁流量计，7.气动注浆泵，8.储浆桶，9.压力表，10.伺服流量控制阀，11.摄像机，12.动水测试注浆管体，13.静水测试注浆管体，14.无水测试注浆管体，15.浆液收集桶，16.计算机，17.搅拌管，18.土压力计，19.孔隙水压计，20.浆液出口，21.滤网，22.注浆花管，23.搅拌机搅拌叶，24.动水控制阀，25.稳压容器，26.水箱，27.透水隔板，28.数据收集线，29.搅拌扇叶，30.密封端，31.注浆软管，32.浆液进入阀。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种检验钙质砂注浆可注性的试验装置，如图1所示，包括测试试验***、注浆***和数据收集***。注浆***制备注浆浆液并向测试试验***内注入浆液；数据收集***收集测试试验***的孔隙水压力、土压力与浆液流速等数据；在注浆***对测试试验***内的钙质砂进行注浆时，数据收集***通过摄像机11记录注浆过程。
如图1所示，测试试验***包括无水测试注浆管体14、静水测试注浆管体13、动水测试注浆管体12、注浆花管22、水箱26和稳压容器25。
无水测试注浆管体14用于无水条件下注浆情况的的测定。如图3所示，无水测试注浆管体14顶部具有注浆入口，无水测试注浆管体14底部具有浆液出口20；具体的，可以在无水测试注浆管体14的上盖中心开设注浆入口，可以在无水测试注浆管体14的下盖中心开设浆液出口20。
静水测试注浆管体13用于静水条件下注浆情况的的测定。如图4所示，静水测试注浆管体13顶部具有注浆入口和浆液出口20；具体的，可以在静水测试注浆管体13在测试注浆管体上盖中心开设注浆入口，在静水测试注浆管体13的顶部开设浆液出口20，静水测试注浆管体13的注浆入口和浆液出口20位于同一高度。静水测试注浆管体13与所述动水测试注浆管体12位于同一高度。静水测试注浆管体13的布置大部分与无水测试注浆管体14相同，与无水测试注浆管体14不同的是，为模拟静水环境，防止水从底部流出，静水试验注浆管体上盖中心设有浆液出口20，浆液出口20可排出静水测试注浆管体13内多余浆液与水。
动水测试注浆管体12用于动水条件下注浆情况的测定。如图5所示，动水测试注浆管体12的顶部具有注浆入口，动水测试注浆管体12的底部具有浆液出口20，动水测试注浆管体12的的上部具有进水口；具体的，可以在动水测试注浆管体12在测试注浆管体上盖中心开设注浆入口，在动水测试注浆管体12的下盖开设浆液出口20，动水测试注浆管体12侧壁上部开设进水口。动水测试注浆管体12与无水测试注浆管体14位于同一高度；即，动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13、无水测试注浆管体14位于同一高度。如图6所示，动水测试注浆管体12布置大部分与无水测试注浆管体14相同，与无水测试注浆管体14不同的是，为模拟动水环境，动水测试注浆管体12上侧壁设有的入水口，入水口通过动水控制阀24与稳压容器25连通。动水测试注浆管体12入水口上可以设有滤片防止钙质砂进入动水管路。
动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13、无水测试注浆管体14（以下可以简称为三种测试注浆管体）的注浆入口与均与注浆***的出浆口连通。三种测试注浆管体均可以采用圆柱形注浆砂管，圆柱形注浆砂管上下端通过砂管密封盖密封，试验箱密封盖设有螺栓结构与防水橡胶条，可重复拆卸与安装用于更换试件。三种测试注浆管体均为透明材质，具体的，可以采用有机玻璃材料，便于观察注浆情况。三种测试注浆管体的注浆入口与其顶部和底部之间均留有渗透距离。动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13、无水测试注浆管体14内填充钙质砂，动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的浆液出口20处可以设置滤网21，以防止钙质砂填料通过浆液出口20漏出。
如图8所示，注浆花管22，其一端开口，其另一端密封，其管壁上开设有若干注浆通孔，其数量为三个。三个注浆花管22，其开口端朝上地分别竖向设置在动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内，其开口端分别与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13、和无水测试注浆管体14的注浆入口连通；即，动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13、无水测试注浆管体14内分别设置一个注浆花管22，注浆花管22竖直设置，注浆花管22的开口端朝上，注浆花管22的密封端30朝下。注浆花管22的开口端与三种测试注浆管体的注浆入口之间可以通过注浆软管31密封连接。注浆花管22侧壁均匀布置有多个注浆通孔，注浆通孔可以均匀分布。注浆花管22的密封端30呈圆锥体形状，圆锥体形状的锥顶朝下；即，注浆花管22底部设置有圆锥体形状的管头，管头的锥顶朝下，便于注浆花管22***钙质砂中，并防止浆液从注浆花管22底部流出。
水箱26的出水口连通稳压容器25的进水口，稳压容器25的出水口与动水测试注浆管体12的进水口连通。水从水箱26流入稳压容器25再流入动水测试注浆管体12，通过动水测试注浆管体12的浆液出口20再流出，形成动水环境。稳压容器25的两侧分别与水箱26和动水测试注浆管体12连接为了防止水流过大，使测试过程中水压基本保持稳定，如图2所示，可以在稳压容器25内部设置透水隔板27。稳压容器25与动水测试注浆管体12间可以设有动水控制阀24控制水流大小。
注浆***包括搅拌桶1、储浆桶8、气动注浆泵7、空气压缩机4。搅拌桶1的出料口连通储浆桶8的进料口，浆液由搅拌桶1流入储浆桶8。气动注浆泵7设置于储浆桶8的上部，气动注浆泵7的进料口与储浆桶8的出料口连通，气动注浆泵7的出料口与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的注浆入口分别连通；流入储浆桶8的浆液通过气动注浆泵7分别注入设置在动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内的注浆花管22，通过注浆花管22上的注浆通孔注入动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内的钙质砂。空气压缩机4的出气口与储浆桶8内部连通，将储浆桶8内的浆液压至储浆桶8的出料口、进入气动注浆泵7。空气压缩机4的出气口通过第一管路分别与所述储浆桶8内部连通，所述第一管路上设置有压力表9和电控空气阀；所述储浆桶8的出料口通过第二管路与所述动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的注浆入口连通，所述第二管路上依次设有压力表9、伺服流量阀和流量监测装置。
储浆桶8用来存储注浆浆液，上设气动注浆泵7，气动注浆泵7为可注性试验提供动力支持，气动注浆泵7侧可以安装注浆压力表9，用于监测注浆压力；气动注浆泵7出浆管上可以设有调压阀对气动注浆泵7的注浆压力进行调节。动注浆泵的进料口连接在储浆桶8内，气动注浆泵7的出料口连接至三种测试注浆管体的注浆入口，通过三种测试注浆管体的注浆入口进入注浆花管22。由空气压缩机4给密闭储浆桶8提供压力，将密闭储浆桶8中的浆液泵送至三种测试注浆管体。气动注浆泵7的出料口可以设有电磁流量计6和注浆压力表9，可对注入浆液的流量、压力进行监测记录。在电磁流量计6与管路连接处设有伺服流量控制阀10，可根据压力调控保持流量稳定。
搅拌桶1的数量为两个，储浆桶8的数量为两个，气动注浆泵7的数量为两个；其中一个搅拌桶1与一个储浆桶8连通，另一个搅拌桶1与另一个储浆桶8连通，其中一个气动注浆泵7的进料口与一个所述储浆桶8的出料口连通、出料口与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的注浆入口分别连通；另一个气动注浆泵7的进料口与另一个储浆桶8的出料口连通、出料口与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的注浆入口分别连通。如图9所示，搅拌桶1内设有搅拌机搅拌叶23，浆液搅拌桶1底部与输料管相连，将制备好的注浆材料输送至储浆桶8。为了使双注试验浆液均与混合，如图1、7所示，注浆***还可以包括搅拌管17；搅拌管17进料口与气动注浆泵7的出料口连通，搅拌管17的出料口分别与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的注浆入口连通；搅拌管17中设有搅拌扇叶29，搅拌扇叶29随搅拌管17内浆液的流动而转动，使双注浆液在注入管提前均匀搅拌。
注浆***还可以包括浆液收集桶15；浆液收集桶15与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的浆液出口20连通。浆液收集桶15收集测量砂层内部中因渗流侵蚀造成流失的颗粒和注浆过程流失的浆液。
数据收集***包括计算机16、摄像机11、土压力计18和孔隙水压力计。摄像机11与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14位于同一高度，将拍摄到的图像传输给计算机16。土压力计18设置在动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内，将监测到的信号传输给所述计算机16。孔隙水压力计19设置在动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内，将监测到的信号传输给计算机16。数据收集线28上等距离设置三组土压力计18、三组孔隙水压力计，等高布置于动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内。计算机16及其通过数据收集线28连接的土压力计18、孔隙水压计19记录注浆过程中钙质砂间隙的土压力与孔隙水压力。
一种钙质砂注浆可注性测试方法，采用本发明公开的任意一种检验钙质砂注浆可注性的试验装置，包括以下步骤：
步骤一：安装好动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的下盖，将滤片分别放置于动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的浆液出口20处；按试验要求的颗粒级配等参数对砂样进行制备，将制备好的钙质砂作为土样分别分层装入动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14中，并在等高的三个高度，将土压力计18与孔隙水压计19设置在土样中，土压力计18与孔隙水压计19通过数据收集线28连接，待钙质砂与孔隙水压计19与土压力计18全部装入完成后，安装动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的上盖，将三个注浆花管22分别竖直放置于动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内，使动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14密封；
步骤二：打开水龙头向水箱26中注水，打开水箱26控制阀29使管路流通，控制水箱26中的水的高度以调整动水测试注浆管体12内的压力，使动水测试注浆管体12的浆液出口20有水流出，形成动水环境；向静所述水注浆测试管体中注满水，形成静水环境；
步骤三：待动水测试注浆管体12内的压力稳定后，记录此时所述动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14中钙质砂层中土压力计18和孔隙水压力的数据，通过摄像机11拍下此时的测试试验***的状态，作为试验初始数据；
步骤四：将试验浆液装入搅拌桶1中，启动注浆搅拌机2搅拌注浆浆液，观察浆液的粘度、流动性是否达到要求，浆液搅拌均匀后打开浆液输送阀3，将浆液输送到储浆桶8中，输送完毕后，关闭浆液输送阀3；开启空气压缩机4，打开压力控制阀5，将所述空气压缩机4设置到需要的注浆压力值与注浆速率，开启气动注浆泵7，将注浆软管31与动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14的浆液入口相连，打开伺服流量控制阀10、浆液进入阀32，开始进行注浆；
步骤五：用摄像机11记录注浆过程，记录注浆时间t和每分钟电磁流量计66显示的注浆量，实时记录渗漏水、砂量和浆液渗出,用计算机16收集孔隙水压与土压力数据，用电磁流量计记录流量；对于无水注浆试验，注浆过程中，无水测试注浆管体14的浆液出口20流出浆液时，结束注浆，对于静水以及动水实验，保持注浆时间5min后结束注浆，如果发现注浆压力超过预定压力，应立即停止注浆；注浆完毕后，关闭空气压缩机4，待动水测试注浆管体12、静水测试注浆管体13和无水测试注浆管体14内的水泥浆液凝结后，取出钙质砂注浆结石体观察水泥砂浆的注入情况；
对钙质砂可注性数据进行拟合，得出钙质砂可注性判别公式：
其中，Dr为相对密实度，θ为黏性细砂颗粒含量，W/C为浆液水灰比，P为注浆压力，D为砂层颗粒粒径，d为水泥浆液粒径；
当N＜30时，钙质砂层不可注；30≤N≤32，钙质砂层注入不充分；当N＞35时，钙质砂层完全可注。
本发明可根据具体需要改变一个或多个试验条件，进行重复试验。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，包括测试试验***、注浆***和数据收集***；
所述测试试验***包括：
无水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口，其底部具有浆液出口；
静水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口和浆液出口；所述静水测试注浆管体与所述无水测试注浆管***于同一高度；
动水测试注浆管体，其顶部具有注浆入口，其底部具有浆液出口，其上部具有进水口；所述动水测试注浆管体与所述无水测试注浆管***于同一高度；
注浆花管，其一端开口，其另一端密封，其管壁上开设有若干注浆通孔，其数量为三个；三个所述注浆花管，其开口端朝上地分别竖向设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，其开口端分别与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体、和无水测试注浆管体的注浆入口连通；
水箱，其进水口与水龙头连通；
稳压容器，其进水口与所述水箱的出水口连通，其出水口与所述动水测试注浆管体连通；
所述注浆***包括：
搅拌桶；
储浆桶，其进料口与所述搅拌桶的出料口连通；
气动注浆泵，设置于所述储浆桶的上部，其进料口与所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通；
空气压缩机，其出气口与所述储浆桶内部连通，将所述储浆桶内的浆液压至所述储浆桶的出料口；
所述数据收集***包括：
计算机；
摄像机，与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管***于同一高度，将拍摄到的图像传输给所述计算机；
土压力计，设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，将监测到的信号传输给所述计算机；
孔隙水压力计，设置在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内，将监测到的信号传输给所述计算机。
2.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述搅拌桶的数量为两个，所述储浆桶的数量为两个，所述气动注浆泵的数量为两个；其中一个所述搅拌桶与一个所述储浆桶连通，另一个所述搅拌桶与另一个所述储浆桶连通，其中一个所述气动注浆泵，其进料口与一个所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通；另一个气动注浆泵，其进料口与另一个所述储浆桶的出料口连通，其出料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口分别连通。
3.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述注浆***还包括搅拌管；所述搅拌管，其进料口与所述气动注浆泵的出料口连通，其出料口分别与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口连通；所述搅拌管中设有搅拌扇叶，所述搅拌扇叶随所述搅拌管内浆液的流动而转动。
4.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的浆液出口处设有滤网。
5.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述空气压缩机的出气口通过第一管路分别与所述储浆桶内部连通，所述第一管路上设置有压力表和电控空气阀；所述储浆桶的出料口通过第二管路与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的注浆入口连通，所述第二管路上依次设有压力表、伺服流量阀和流量监测装置。
6.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述气动注浆泵的出料口处设有电磁流量计和注浆压力表。
7.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述注浆花管的密封端呈圆锥体形状，所述圆锥体形状的锥顶朝下。
8.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体均为透明材质。
9.根据权利要求1所述的检验钙质砂注浆可注性的试验装置，其特征在于，所述注浆***还包括浆液收集桶；所述浆液收集桶的进料口与所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体的浆液出口连通，所述浆液收集桶的出水口与所述水箱内部连通。
10.钙质砂注浆可注性测试方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述检验钙质砂注浆可注性的试验装置，包括以下步骤：
步骤一：在所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体中分别分层装入试验所需要的颗粒级配的钙质砂，将多个孔隙水压计和土压力计分别设置在钙质砂样中的不同高度位置；
步骤二：向所述水箱中注水，控制水箱中的水的高度以调整所述动水测试注浆管体内的压力，使所述动水测试注浆管体的浆液出口有水流出；使静所述水注浆测试管体中注满水，形成静水环境；
步骤三：待所述动水测试注浆管体内的压力稳定后，记录此时所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体中钙质砂层中土压力计和孔隙水压力的数据，通过所述摄像机拍下此时的测所述试试验***的状态，作为试验初始数据；
步骤四：将试验浆液装入所述搅拌桶中，用搅拌机将浆液搅拌均匀；将所述空气压缩机设置到需要的注浆压力值与注浆速率，开始进行注浆；
步骤五：用所述摄像机记录注浆过程，实时记录渗漏水、砂量和浆液渗出,用所述计算机收集孔隙水压与土压力数据，用所述电磁流量计记录流量；对于无水注浆试验，注浆过程中，所述无水测试注浆管体的浆液出口流出浆液时，结束注浆，对于静水以及动水实验，保持注浆时间5min后结束注浆，如果发现注浆压力超过预定压力，应立即停止注浆；注浆完毕后，关闭所述空气压缩机，待所述动水测试注浆管体、静水测试注浆管体和无水测试注浆管体内的水泥浆液凝结后，取出钙质砂注浆结石体观察水泥砂浆的注入情况；
对钙质砂可注性数据进行拟合，得出钙质砂可注性判别公式：
；
其中，Dr为相对密实度，θ为黏性细砂颗粒含量，W/C为浆液水灰比，P为注浆压力，D为砂层颗粒粒径，d为水泥浆液粒径；
当N＜30时，钙质砂层不可注；30≤N≤32，钙质砂层注入不充分；当N＞35时，钙质砂层完全可注。
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