一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置的制作方法

本技术属于注浆试验，尤其涉及一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置。

背景技术：

1、我国中西部地区海拔高、地形复杂，公路、铁路工程均需建设深埋隧道。由于地应力作用下，深埋隧道中突水突泥灾害频发，造成巨大的经济损失。注浆通过注入浆液加固土体来解决突水突泥事故，进而提高深埋隧道的稳定性。注浆加固方法在隧道工程中发挥重要的作用。

2、注浆模型试验是研究注浆理论的有效途径。现有注浆模型试验中被注土体的应力状态难以真实地还原深埋隧道中土体所承受的三维地应力，注浆过程中忽视了地应力场对注浆效果的影响，导致试验结果可信度较低，不能较好地指导深埋隧道的注浆施工。

3、因此，需要设计一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，以解决上述问题，实现注浆模型试验三维地应力条件的加载，能够简便地在模型试验中还原实际深埋隧道中土层所处于的三维地应力场，保证模型试验条件更贴近实际工程情况，为室内三维地应力注浆模型试验提供技术支持，进而更好指导工程施工。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，包括承压筒，所述承压筒内侧壁固定连接有圆柱形钢板，所述圆柱形钢板内部设置有注浆筒，所述注浆筒外侧壁与所述圆柱形钢板内侧壁之间设置有高压施压部，所述高压施压部连通有高压气体提供部，所述注浆筒内部填充有填料，所述注浆筒内部还设置有压力监测部，所述压力监测部位于所述填料内，所述压力监测部电性连接有数据显示储存部，所述数据显示储存部位于所述承压筒外侧，所述注浆筒顶端连通有注浆部，所述注浆部、所述高压气体提供部位于所述承压筒外侧。

3、优选的，所述高压施压部包括顶部气囊、环形气囊、底部气囊，所述顶部气囊位于所述注浆筒顶端外侧，所述环形气囊位于所述注浆筒侧壁外侧，所述底部气囊位于所述注浆筒底端外侧，所述顶部气囊固定连通有第一高压气体管道一端，所述环形气囊固定连通有第二高压气体管道一端，所述底部气囊固定连通有第三高压气体管道一端，所述第一高压气体管道另一端、所述第二高压气体管道另一端、所述第三高压气体管道另一端共同与所述高压气体提供部固定连通。

4、优选的，所述高压气体提供部包括空气压缩机，所述空气压缩机位于所述承压筒外侧，所述空气压缩机出口端固定连通有高压空气管道一端，所述高压空气管道另一端固定连通有高压气体输送管道一端，所述高压气体输送管道与所述第一高压气体管道、所述第二高压气体管道、所述第三高压气体管道固定连通，所述高压空气管道上设置有空气阀门。

5、优选的，所述压力监测部包括四个压力传感器，四个所述压力传感器两两为一组对称设置在所述注浆筒中轴线两侧，每组的所述压力传感器上下设置，四个所述压力传感器共同与所述数据显示储存部电性连接。

6、优选的，所述数据显示储存部包括数据检测设备，所述数据检测设备位于所述承压筒外侧，所述数据检测设备电性连接有压力传感器数据线一端，所述压力传感器数据线另一端与四个所述压力传感器电性连接。

7、优选的，所述注浆部包括注浆机，所述注浆机位于所述承压筒外侧，所述注浆机出口端固定连通有第一注浆管道一端，所述第一注浆管道另一端固定连通有第二注浆管道一端，所述第二注浆管道另一端与所述注浆筒连通，所述第一注浆管道上设置有注浆阀门。

8、优选的，所述注浆筒包括无盖橡胶圆筒，所述无盖橡胶圆筒顶端通过喉箍可拆卸连接有圆形橡胶顶盖，所述圆形橡胶顶盖上开设有第四注浆通道、第四传感器数据线通道。

9、优选的，所述顶部气囊上开设有第三高压空气通道、第三注浆通道、第三传感器数据线通道。

10、优选的，所述承压筒包括圆形钢底板，所述圆形钢底板顶端固定连接有钢条筒底端，所述钢条筒顶端固定连接有圆形钢顶盖，所述圆形钢顶盖上开设有第一高压空气通道、第一注浆通道、第一传感器数据线通道。

11、优选的，所述圆形橡胶顶盖与所述圆形钢顶盖之间设置有钢筒盖，所述钢筒盖上开设有第二高压空气通道、第二注浆通道、第二传感器数据线通道。

12、与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：

13、1、实现了三维地应力下注浆模型试验。该装置能够模拟深埋隧道中土体的三维应力状态，模拟得到的应力场更符合实际工程情况，使得试验结果更真实可信。

14、2、注浆过程中，高压施压部与填料共同变形，保证了填料均匀地承受三维应力；高压施压部内部的压力恒定，保证了被注填料承受三维应力基本不变。

15、3、通过数据显示储存部控制高压气体提供部可以任意、准确地对填料施加预设三维应力值。

16、4、装置采用模块化组装，能够快速地安装与拆卸。

技术特征：

1.一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，包括承压筒(1)，所述承压筒(1)内侧壁固定连接有圆柱形钢板(4)，所述圆柱形钢板(4)内部设置有注浆筒(35)，所述注浆筒(35)外侧壁与所述圆柱形钢板(4)内侧壁之间设置有高压施压部，所述高压施压部连通有高压气体提供部，所述注浆筒(35)内部填充有填料，所述注浆筒(35)内部还设置有压力监测部，所述压力监测部位于所述填料内，所述压力监测部电性连接有数据显示储存部，所述数据显示储存部位于所述承压筒(1)外侧，所述注浆筒(35)顶端连通有注浆部，所述注浆部、所述高压气体提供部位于所述承压筒(1)外侧。

2.根据权利要求1所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述高压施压部包括顶部气囊(23)、环形气囊(24)、底部气囊(25)，所述顶部气囊(23)位于所述注浆筒(35)顶端外侧，所述环形气囊(24)位于所述注浆筒(35)侧壁外侧，所述底部气囊(25)位于所述注浆筒(35)底端外侧，所述顶部气囊(23)固定连通有第一高压气体管道(29)一端，所述环形气囊(24)固定连通有第二高压气体管道(30)一端，所述底部气囊(25)固定连通有第三高压气体管道(31)一端，所述第一高压气体管道(29)另一端、所述第二高压气体管道(30)另一端、所述第三高压气体管道(31)另一端共同与所述高压气体提供部固定连通。

3.根据权利要求2所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述高压气体提供部包括空气压缩机(16)，所述空气压缩机(16)位于所述承压筒(1)外侧，所述空气压缩机(16)出口端固定连通有高压空气管道(12)一端，所述高压空气管道(12)另一端固定连通有高压气体输送管道(32)一端，所述高压气体输送管道(32)与所述第一高压气体管道(29)、所述第二高压气体管道(30)、所述第三高压气体管道(31)固定连通，所述高压空气管道(12)上设置有空气阀门(10)。

4.根据权利要求1所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述压力监测部包括四个压力传感器(34)，四个所述压力传感器(34)两两为一组对称设置在所述注浆筒(35)中轴线两侧，每组的所述压力传感器(34)上下设置，四个所述压力传感器(34)共同与所述数据显示储存部电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述数据显示储存部包括数据检测设备(15)，所述数据检测设备(15)位于所述承压筒(1)外侧，所述数据检测设备(15)电性连接有压力传感器数据线(14)一端，所述压力传感器数据线(14)另一端与四个所述压力传感器(34)电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述注浆部包括注浆机(17)，所述注浆机(17)位于所述承压筒(1)外侧，所述注浆机(17)出口端固定连通有第一注浆管道(13)一端，所述第一注浆管道(13)另一端固定连通有第二注浆管道(33)一端，所述第二注浆管道(33)另一端与所述注浆筒(35)连通，所述第一注浆管道(13)上设置有注浆阀门(11)。

7.根据权利要求1所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述注浆筒(35)包括无盖橡胶圆筒(37)，所述无盖橡胶圆筒(37)顶端通过喉箍(38)可拆卸连接有圆形橡胶顶盖(36)，所述圆形橡胶顶盖(36)上开设有第四注浆通道(39)、第四传感器数据线通道(40)。

8.根据权利要求2所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述顶部气囊(23)上开设有第三高压空气通道(26)、第三注浆通道(27)、第三传感器数据线通道(28)。

9.根据权利要求7所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述承压筒(1)包括圆形钢底板(3)，所述圆形钢底板(3)顶端固定连接有钢条筒(5)底端，所述钢条筒(5)顶端固定连接有圆形钢顶盖(2)，所述圆形钢顶盖(2)上开设有第一高压空气通道(7)、第一注浆通道(8)、第一传感器数据线通道(9)。

10.根据权利要求9所述的一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，其特征在于，所述圆形橡胶顶盖(36)与所述圆形钢顶盖(2)之间设置有钢筒盖(6)，所述钢筒盖(6)上开设有第二高压空气通道(20)、第二注浆通道(21)、第二传感器数据线通道(22)。

技术总结本技术属于注浆试验技术领域，尤其涉及一种可加载三维初始应力的注浆模型试验装置，包括承压筒，承压筒内侧壁固定连接有圆柱形钢板，圆柱形钢板内部设置有注浆筒，注浆筒外侧壁与圆柱形钢板内侧壁之间设置有高压施压部，高压施压部连通有高压气体提供部，注浆筒内部填充有填料，注浆筒内部还设置有压力监测部，压力监测部位于填料内，压力监测部电性连接有数据显示储存部，数据显示储存部位于承压筒外侧，注浆筒顶端连通有注浆部，注浆部、高压气体提供部位于承压筒外侧。本技术实现了注浆模型试验中三维地应力的加载，可模拟多种埋深土体的注浆模型试验。技术研发人员：张斌,郭世豪,刘建正,吴鑫,兰明林,罗卫东,甘满泉,王哲,杨朦受保护的技术使用者：中铁一局集团第四工程有限公司技术研发日：20231208技术公布日：2024/7/23