成都理工大学：注浆扩散测试装置带来技术革新

2013-11-14作者：裴向军 黄润秋 袁进科

 

（CNIPR注：成都理工大学的"注浆扩散测试装置"获得了本届专利奖金奖。）

 

由于岩体地质条件的复杂性和注浆工程的隐蔽性，人们很难控制注浆效果，如浆液扩散范围、注浆防渗或加固效果，而只能从注浆后的表观效果和局部检测结果反推注浆中的情形。虽然很多文献资料致力予建立一个能够预测裂隙注浆扩散范围的模型，并推导出扩散半径公式，但由于在建立模型和推导公式时需要尽可能地考虑各种地质条件，如裂隙开度、渗透性、裂隙粗糙度、是否有充填物、裂隙平直度、裂隙方位和倾角、裂隙分布情况和连通性、裂隙地层地下水压力和流动、裂隙面是否张开等和各种旎工因素如浆液粘度和切力、浆液中颗粒大小、注浆压力和流量、施工方法等，而这些条件又是如此复杂多变，所以想建立一个包含所有因素并适合所有情形的注浆扩散方程是不可能的。因此对浆液流型、流变参数的时变性、析水性（稳定性）、可灌性、塑性强度与可重复注浆性、结石体耐久性等规律进行研究，研制如下注浆扩散范围测试装置。

 

注浆扩散测试装置的成功研发

 

注浆扩散测试装置包括试验流体生成装置、浆液扩散测试装置和回收装置，试验流体生成装置将产生的注浆浆液，按设计的注浆压力、注浆量向浆液扩散测试装置提供实验物质；注浆浆液在浆液扩散测试装置上可模拟各种裂隙的注浆模型中进行扩散，浆液扩散测试装置设有观查浆液扩散形状与测量扩散边界的窗口，设有读出不同扩散距离浆液能耗的流体压力测试装置：回收装置用于完成测试工作浆液的回收。

 

此外，为适应动水环境的注浆，本发明的注浆扩散测试装置的试验流体生成装置还包括水流生成装置，向浆液扩散测试装置提供压力水；在浆液扩散测试装置中有动水喷射装置，在动水喷射装置中，压力水形成动水流场，动水流场与注浆浆液叠加扩散。动水喷射装置的设置可实现水流的均匀流动。注浆扩散测试装置可模拟出各种裂隙以及裂隙地质条件，确定不同的注浆浆液物质以及注浆压力和注浆量，从而使注浆达到预定的效果。通过试验的方法确定注浆浆液物质以及注浆压力和注浆量，克服了注浆扩散理论在复杂多变的地质环境以及各种施工因素下无法计算注浆参数的缺陷，从而可在复杂的岩体地质条件下，克服注浆工程的隐蔽性，实现注浆工程的"显现化"，很好的控制注浆效果。

 

SJP型粘度时变性灌浆材料获得成功应用

 

浆液灌注后流动度降低、难以封堵、灌浆设备"负荷"高，经常导致高压管爆裂、浆液凝结时间不理想、浆液利用率低、漏失量大、损耗严重，浆液结石体强度低等重大缺陷问题。针对强卸荷宽缝、架空松散、冻融冰劈、盐渍土等复杂地层常规灌浆材料存在的缺点，因此急需开发新的材料，以克服上述不足。在注浆扩散测试装置研发的基础上，研制了一种新型的灌浆材料——SJP系列粘度时变性灌浆材料，这种材料解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题，并在粘度时变性灌浆材料组成、性能参数及浆液扩散测试方法等方面具有新颖性。

　　

浆液凝结时间对比

浆液固结强度对比

 

注浆扩散测试装置及其研发材料带动技术革新

　　 

研究成果已经推广应用于水利水电、矿山、铁道、公路及汶川地震灾区恢复重建等数十项重大工程，如雅砻江锦屏一级水电站危岩体及边坡和坝基加固工程(2007-2012)、大渡河长河坝水电站岩体锚索和固结灌浆加固工程、遂-资-眉高速公路路桥（涵）过渡段加固治理工程、新疆天山公路、甘孜州得荣县红岩子高边坡应急治理工程、九龙县斜卡水电站坝基防渗灌浆工程、"九寨•云顶"项目建筑地基加固处理工程、凉山州白水河滑坡治理工程、云南昆明舒铂广场基础工程（2013）。通过科学的控制水泥浆液扩散范围，减少复杂岩体灌浆用水泥量达30%～90%。采用该装置及其研发的系列灌浆材料后，产生的经济效益已经达到1.2亿元。（来源：中国知识产权网）