复杂条件下的裂隙注浆可视化试验装置

摘要

一种复杂条件下的裂隙注浆可视化试验装置，包括实验用实验机框架、裂隙试件注浆加载盒、轴向加载机构、切向加载机构、围压加载机构、水压加载机构、压力注浆系统、流动水收集测量装置、可视化系统。

主权项

一种复杂条件下的裂隙注浆可视化试验装置，其特征在于：包括实验用实验机框架、裂隙试件注浆加载盒、轴向加载机构、切向加载机构、围压加载机构、水压加载机构、压力注浆系统、流动水收集测量装置、可视化系统； 所述实验机框架采用整体式浇注； 所述裂隙试件注浆加载盒用于放置试样，包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒包括上密封套，下剪切盒包括下密封套；上、下密封套由聚氨脂材料浇注模压成型，分别具有中空腔，当上、下剪切盒产生相对移动时，上密封套和下密封套的接触面可以在滑动状态下保持压缩密封，上剪切盒上设置有方形观察孔、进水孔和排气孔；下剪切盒上设置有出水孔； 所述轴向加载机构用于给试样加载轴向力，包括轴向加载框架、轴向加载油缸和伺服油源，所述轴向加载框架包括上横梁、下横梁和立柱，轴向加载油缸固定在下横梁上，轴向加载油缸中的活塞通过伺服油源可对裂隙试件注浆加载盒中的试样施加轴向力； 所述切向加载机构用于给试样加载剪切力，包括切向加载框架、切向加载油缸、力传感器、位移传感器，切向加载框架用于承载切向加载油缸，切向加载油缸中的活塞可对裂隙试件注浆加载盒中的试样施加剪切力; 所述围压加载机构用于给试样加载围压以模拟地层的围压作用，包括第一交流伺服电机及第一交流伺服电机控制器、第一减速机、第一滚珠丝杠、第一加压水缸，第一交流伺服电机通过第一减速机、第一滚珠丝杠连接第一加压水缸的活塞，第一加压水缸的活塞腔连接上、下密封套的中空腔，通过控制第一交流伺服电机的转动控制上、下密封套的中空腔的压力，以此得到所需要的试样围压； 所述水压加载机构用于给试样裂隙提供动水压力，包括第二交流伺服电机及第二交流伺服电机控制器、第二减速机、第二滚珠丝杠、第二加压水缸，第二交流伺服电机通过第二减速机、第二滚珠丝杠连接第二加压水缸的活塞，第二加压水缸的活塞腔连接所述裂隙试件注浆加载盒，通过控制第二交流伺服电机的转动控制所述裂隙试件注浆加载盒的水压，产生试样试验所需的水压和所需的流量； 所述压力注浆系统包括浆液加压设备、浆液注入设备和测量控制设备，所述浆液加压设备包括浆液容器、加压油泵和稳压罐，所述浆液注入设备包括浆液混合器、注浆管路和阀门，所述测量控制设备包括压力表和液压传感器，所述浆液容器用于配置和盛放浆液，所述加压油泵设置在浆液容器上，用于将配置好的浆液压入稳压罐，所述稳压罐用于保持浆液压力的稳定，避免加压油泵给注浆带来的压力波动，所述稳压罐连接浆液混合器，经稳压后的浆液流入浆液混合器中，浆液混合起依次连接注浆管路和阀门，浆液经注浆管路由阀门控制进行注浆，所述压力表和液压传感器设置在注浆管路上，用于测量注浆压力； 所述流动水收集测量装置包括储水箱、流量计，储水箱与裂隙试件注浆加载盒下剪切盒出水口相连，用于收集从裂隙试件渗透流过的动水，流量计连接在所述裂隙试件注浆加载盒 下剪切盒出水口上用于对动水水量进行检测； 所述可视化系统包括数码摄像机和与之相连的计算机，所述裂隙试件注浆加载盒上设置有方形观察孔，所述数码摄像机设置在观察孔的上方，所述计算机用于对数码摄像机的观测结果进行分析和记录。