渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统及试验方法

1.本发明涉及注浆试验技术领域，尤其涉及一种渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统及试验方法。


背景技术：

2.隧道与地下工程常常遭遇结构松散、遇水软化、强度低、自稳性差的富水软弱围岩，其在地应力和工程扰动作用下极易诱发突水、塌方等重大地质灾害。为了保障施工安全，实际工程中常采用注浆法对富水软弱围岩进行加固处理。注浆加固技术是一个与岩体裂隙结构、岩体基质特性、地下水渗流、浆液性质及注浆工艺等有关的复杂过程。一般情况下涉及到渗流场-物质场-应力场等耦合问题：
①
浆液流体在岩体基质和裂隙中流动；
②
浆液骨料在流体流动过程中的运移；
③
裂隙中流体流动对裂隙表面施加荷载；
④
岩体在流体压力作用下的变形。当面临高地应力、高水头环境下的深部岩体时，工程中则常采用高压注浆技术使裂隙开度增加，来降低裂隙岩体的空、孔隙率，改善其力学性质，提高其整体稳定性。
3.高压注浆是一种通过高流速或高压力将粘性流体泵入地层并驱动粘性流体在裂隙岩体中流动的工艺。深入研究岩体裂隙网络结构的拓扑关系、连通性以及裂隙本身的表面形态及水力开度等对浆液的影响具有重要意义。然而，由于实际工程中的高压注浆过程极具隐蔽性，这使得获取裂隙演化、浆液扩散等信息是相当困难的。因此，室内实验成为了一种分析浆液流动特性以及分析浆液和被注介质之间的相互作用的有效手段。当前，关于完整的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统仍较为欠缺。
4.因此需要研发出一种渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统及试验方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统及试验方法。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，包括：
8.用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调浆液的注浆系统；
9.用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场的渗流系统；
10.用于为被注浆介质模拟模块提供周向载荷的围压系统；围压系统包括：
11.高压注浆模拟装置；高压注浆模拟装置包括封闭式箱体结构、被注浆介质模拟模块、液压油箱、液压供压电机；被注浆介质模拟模块内设置预制裂隙待注浆岩样，被注浆介质模拟模块的两端设置有开口，被注浆介质模拟模块安装在封闭式箱体结构内部，液压油箱与液压供压电机连接，液压供压电机的输出端通过第一管路与封闭式箱体结构内连通；被注浆介质模拟模块的两端开口分别与注浆系统的输出端、渗流系统的输出端连接。
12.具体地，被注浆介质模拟模块包括柔性套，柔性套套装在预制裂隙待注浆岩样外部，柔性套的两端设置有开口。
13.优选地，柔性套为橡胶套。
14.具体地，封闭式箱体结构包括高压注浆模拟装置主体、高压注浆模拟装置密封盖，高压注浆模拟装置主体上设置有开口，高压注浆模拟装置密封盖用于盖紧高压注浆模拟装置主体上的开口。
15.具体地，注浆系统包括空压泵、空压泵电机、空压控制阀、空压表、给浆控制阀、给浆料斗、注浆花管；空压泵电机与空压泵连接，空压泵的输出端通过注浆花管与注浆介质模拟模块的第一端连接；空压控制阀、空压表、给浆料斗依次设置在注浆花管上，空压控制阀靠近空压泵设置；给浆控制阀设置在给浆料斗和注浆花管的连接处上。
16.进一步地，注浆系统还包括浆压泄压花管、浆压预警表、浆压传感芯体，浆压泄压花管的第一端亦与注浆介质模拟模块的第一端连接，浆压泄压花管的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，浆压预警表安装在浆压泄压花管上。
17.具体地，渗流系统包括高压水泵电机、高压水泵、渗透压花管、渗透压控制阀、渗透压表，高压水泵电机与高压水泵连接，高压水泵的输出端通过渗透压花管与注浆介质模拟模块的第二端连接；高压水泵上设置有给水进口，渗透压控制阀、渗透压表设置在渗透压花管上，渗透压控制阀靠近高压水泵设置。
18.进一步地，渗流系统还包括渗透压泄压花管、渗透压预警表，渗透压泄压花管的第一端亦与注浆介质模拟模块的第二端连接，渗透压泄压花管的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，渗透压预警表安装在渗透压泄压花管上。
19.进一步地，围压系统还包括液压泄压电机、液压泄压阀、液压供压阀、液压表，液压泄压电机的输入端通过第二管路与封闭式箱体结构内连通；液压供压阀、液压表设置在第一管路上，液压泄压阀设置在第二管路上。
20.渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统的试验方法，包括：
21.s5、启动液压供压电机，打开液压供压阀对预制裂隙待注浆岩样施加围压，根据液压表的读数，可手动控制液压供压阀调节围压压力；
22.s6、设置渗透压预警表和浆压预警表的压力限值在mpa以上，使泄压通道关闭，根据渗透压表和空压表的读数，分别调节渗透压控制阀和空压控制阀，使压力逐渐增大；
23.s7、预制裂隙待注浆岩样注浆完成后，依次关闭空压泵电机、高压水泵电机、液压供压电机，以及对应的空压控制阀、渗透压控制阀、液压供压阀；
24.s8、启动液压泄压电机，打开液压泄压阀，让液压油回流至液压油箱内；
25.s9、调节渗透压预警表和浆压预警表至零压限值，分别通过渗透压泄压花管和浆压泄压花管释放排除剩余的水、浆体；
26.s10、至此，整个试验系统释压完毕，此时可打开密封盖，取掉橡胶套后，则可观测含预制裂隙待注浆岩样的注浆效果，并拍照记录含预制裂隙待注浆岩样的注浆情况。
27.本发明的有益效果在于：
28.本技术能够实现高水头渗透压、恒定法向固结压力或荷载条件下高压注浆过程模拟，具有现实的可操作性，可用于实现渗流场水动力控制下注浆过程试验模拟，研究变渗透压对浆液渗透扩散胶凝与加固过程的作用机理；而且也可以考虑不同被注岩土体结构(孔
隙度、裂隙密度、连通性以及裂隙面几何参数，如粗糙度、水力开度)对浆液流动规律的控制作用，研究复杂岩土结构的注浆过程的阶段性、注浆扩散半径演化规律；也可用于研究不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体在围压-渗流场水动力联合作用下的浆液流动规律。
附图说明
29.图1是本发明中在高水头环境下的岩体高压注浆试验系统的结构示意图。
30.图2是本发明中在高水头环境下的岩体高压注浆试验系统的俯视示意图。
31.图3是本发明中的岩体高压注浆模拟装置示意图。
32.图4是本发明中的岩体高压注浆模拟装置剖视图。
33.图5是本发明中的岩体高压注浆模拟装置密封盖剖视图。
34.图中：1-注浆系统、2-围压系统、3-渗流系统、11-空压泵、12-空压泵电机、13-空压控制阀、14-空压表、15-给浆控制阀、16-给浆料斗、17-注浆花管、21-液压油箱、22-高压注浆模拟装置、23-液压泄压阀、24-液压供压阀、25-渗透压泄压花管、26-液压泄压电机、27-液压供压电机、28-液压表、29-浆压泄压花管、31-高压水泵电机、32-高压水泵、33-给水进口、34-渗透压花管、35-渗透压控制阀、36-渗透压表、221-高压注浆模拟装置主体、222-高压注浆模拟装置密封盖、223-渗透压预警表、224-浆压预警表、225-高压注浆模拟装置密封盖手柄、226-变径螺纹、227-橡胶套、228-预制裂隙待注浆岩样、229-橡胶圈、231-泄压内部球阀、241-供压内部球阀、2231-渗透压传感芯体、2241-浆压传感芯体。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
42.如图1-5所示，渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，包括：
43.用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调浆液的注浆系统1；
44.用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场的渗流系统3；
45.用于为被注浆介质模拟模块提供周向载荷的围压系统2；围压系统2包括：
46.高压注浆模拟装置22；高压注浆模拟装置22被安置固定在围压系统2中上方；高压注浆模拟装置22包括封闭式箱体结构、被注浆介质模拟模块、液压油箱21、液压供压电机27；被注浆介质模拟模块内设置预制裂隙待注浆岩样228，被注浆介质模拟模块的两端设置有开口，被注浆介质模拟模块安装在封闭式箱体结构内部，液压油箱21与液压供压电机27连接，液压供压电机27的输出端通过第一管路与封闭式箱体结构内连通；被注浆介质模拟模块的两端开口分别与注浆系统1的输出端、渗流系统3的输出端连接。围压系统2还包括液压泄压电机26、液压泄压阀23、液压供压阀24、液压表28，液压泄压电机26的输入端通过第二管路与封闭式箱体结构内连通；液压供压阀24、液压表28设置在第一管路上，液压泄压阀23设置在第二管路上。液压泄压阀23为泄压内部球阀231；液压供压阀24为供压内部球阀241，液压泄压阀23和液压供压阀24均用于液压油的调节与控制。被注浆介质模拟模块包括橡胶套227，橡胶套227套装在预制裂隙待注浆岩样228外部，柔性套的两端设置有开口。
47.封闭式箱体结构包括高压注浆模拟装置主体221、高压注浆模拟装置密封盖222，高压注浆模拟装置主体221上设置有开口，高压注浆模拟装置密封盖222用于盖紧高压注浆模拟装置主体221上的开口。高压注浆模拟装置密封盖222具有特殊的变径螺纹226和高压注浆模拟装置密封盖手柄225，橡胶套227和橡胶圈229用于密封受围压的预制裂隙待注浆岩样228，高压注浆模拟装置密封盖222可通过旋转手柄的方式逐渐使变径外螺纹与高压注浆模拟装置主体221上的变径内螺纹挤压密封。变径螺纹226包括变径外螺纹和变径内螺纹。高压注浆模拟装置主体221内预设两个t字形管道，第一个t字形管道的第一端通过橡胶圈229与橡胶套227的第一端密封连接，第一个t字形管道的第二端和第三端分别与高压注浆模拟装置主体221侧壁上开设的孔洞连通，第二个t字形管道的设置方式和第一个t字形管道的设置方式一致。空压泵11的输出端通过注浆花管17与第一个t字形管道的第二端连通，浆压泄压花管29的第一端与第一个t字形管道的第三端连通；同理，高压水泵32的输出端通过渗透压花管34与第二个t字形管道的第二端连接，渗透压泄压花管25的第一端与第二个t字形管道的第三端连接。
48.注浆系统1包括空压泵11、空压泵电机12、空压控制阀13、空压表14、给浆控制阀15、给浆料斗16、注浆花管17、浆压泄压花管29、浆压预警表224、浆压传感芯体2241；空压泵电机12与空压泵11连接，空压泵11的输出端通过注浆花管17与注浆介质模拟模块的第一端连接；空压控制阀13、空压表14、给浆料斗16依次设置在注浆花管17上，空压控制阀13靠近空压泵11设置；给浆控制阀15设置在给浆料斗16和注浆花管17的连接处上。浆压泄压花管29的第一端亦与注浆介质模拟模块的第一端连接，浆压泄压花管29的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，浆压预警表224安装在浆压泄压花管29上。渗透压预警表(223)内置渗透压
传感芯体2231，浆压预警表(224)内置浆压传感芯体2241,可用于设定压力限值，防止高压注浆模拟装置22过压爆裂。
49.渗流系统3包括高压水泵电机31、高压水泵32、渗透压花管34、渗透压控制阀35、渗透压表36，高压水泵电机31与高压水泵32连接，高压水泵32的输出端通过渗透压花管34与注浆介质模拟模块的第二端连接；高压水泵32上设置有给水进口33，渗透压控制阀35、渗透压表36设置在渗透压花管34上，渗透压控制阀35靠近高压水泵32设置。
50.渗流系统3还包括渗透压泄压花管25、渗透压预警表223，渗透压泄压花管25的第一端亦与注浆介质模拟模块的第二端连接，渗透压泄压花管25的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，渗透压预警表223安装在渗透压泄压花管25上。
51.实施例1
52.请参阅图1，本发明实施例中，一种渗流-压力耦合环境室内高仿真注浆试验系统，包括注浆系统1、围压系统2、渗流系统3，具体的来说，所述注浆系统用于向被注浆介质内输入压力和流量稳定、可调的浆液；所述围压系统用于对被注浆介质模拟模块提供周向围压载荷，用来模拟不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体在周向围压荷载与渗流场水动力联合作用下的浆液流动规律；所述渗流系统用于模拟被注浆介质内的渗流场。本发明中位于围压系统中上方的高压注浆模拟装置，集中汇集了与实际被注浆岩体相似的渗透压、围压、浆压等三部分压力，用于模拟被注浆介质中的浆液扩散行为。在开展本实施案例前，一些准备工作需要被说明，它包括预制裂隙待注浆岩样制备过程和被用于注浆的浆液制备过程两个部分。首先，预制裂隙待注浆岩样可以通过3d打印或者压裂预制而成，而且可以根据实际需求，形成包括松散砂土、含裂隙网络结构的复杂结构岩土体试样，本发明中的被注浆介质模拟模块被设定为100mm*φ50mm的圆柱体结构。其次，被用于注浆的浆液可通过一般的搅拌机制备，而如需要进一步了解浆液的流变参数信息塑性粘度、屈服强度，便于研究浆液流变特性与浆液扩散规律之间的关系，则可通过自带搅拌功能的流变仪制备，关于本实施案例中的浆液可以为水泥浆液、化学浆液如水玻璃、环氧树脂、甲凝、丙凝、氰凝以及双液浆液等，在此不进行具体的限定。
53.在实际工程中，深部岩体始终存在高地应力和沿节理裂隙流动的渗透压。因此，在对预制裂隙待注浆岩样注浆前，我们需首先对预制裂隙待注浆岩样施加围压和渗透压，然后方可进一步对岩样进行注浆。请参阅图1、图2、图3、图4，详细的实施步骤如下：
①
将含预制裂纹的岩样228放入橡胶套227内，用橡胶圈229将橡胶套的两端与高压注浆模拟装置内的预留钢制花管接口绑定固紧，顺时针旋转手柄225将高压注浆模拟装置密封盖222拧紧；
②
启动液压供压电机27，打开液压供压阀24对岩样施加围压，根据液压表28的读数，可手动控制供压液压阀调节围压压力；
③
启动高压水泵电机31，打开渗透压控制阀35对岩样施加渗透压，根据渗透压表36的读数，可手动控制渗透压控制阀调节渗透压压力；
④
打开给浆控制阀15，将已制备好的浆液倒入给浆料斗16中，关闭给浆控制阀15，启动空压泵电机12，打开空压控制阀13，浆液在空气压力作用下沿注浆花管17运动至高压注浆模拟装置22，根据空压表14的读数，可手动控制空压阀调节空气压力；
⑤
岩样注浆完成后，依次关闭空压泵电机12、高压水泵电机31、液压供压电机27，以及对应的空压控制阀13、渗透压控制阀35、液压供压阀24；
⑥
启动液压泄压电机26，打开液压泄压阀23，让液压油回流至液压油箱21内；
⑦
调节渗透压预警表223和浆压预警表224至零压限值，分别通过渗透压泄压花管25和浆压泄
压花管29释放排除剩余的水、浆体；
⑧
至此，整个试验系统释压完毕，此时可逆时针旋转手柄225打开注浆装置的密封盖222，松放橡胶圈229、取掉橡胶套227后，则可观测含预制裂纹岩样的注浆效果，并拍照记录含预制裂纹岩样的注浆情况。
54.实施例2
55.请参阅图3、图4、图5，本发明实施例中，一种渗流-压力耦合环境下的室内高压注浆试验系统，所述高压注浆模拟装置为本发明的核心装置。经过多次实验后，钢制花管内或会遗留部分空气，再次实验时我们需要考虑预先将这些空气排除，否则无论是水还是浆体均可能因内部空气造成回流，无法正常到达被注浆介质。因此，本案例将对实施例1中的步骤作部分调整。关于浆体、被注浆介质、以及各个试验系统的信息可参考案例1，在此不再赘述。
56.其中，渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统的试验方法，包括：
57.s1、预先设置渗透压预警表223和浆压预警表224的压力限值在0.1mpa内；
58.s2、启动高压水泵电机31，打开渗透压控制阀35对预制裂隙待注浆岩样228施加渗透压，根据渗透压表36的读数，手动控制渗透压控制阀，逐渐调大渗透压至0.1mpa；
59.s3、打开给浆控制阀15，将已制备好的浆液倒入给浆料斗16中，关闭给浆控制阀15，启动空压泵电机12，打开空压控制阀13，浆液在空气压力作用下沿注浆花管17运动至高压注浆模拟装置22，根据空压表14的读数，手动控制空压控制阀13，逐渐调大空压至0.1mpa；
60.s4、当水和浆体分别沿着注浆花管17和渗透压花管34运移至高压注浆模拟装置22内时，渗透压预警表223和浆压预警表224由于超压会自动开启泄压通道，注浆花管17和渗透压花管34内的遗留空气将顺着渗透压泄压花管25和浆压泄压花管29被排除；
61.s5、启动液压供压电机27，打开液压供压阀24对预制裂隙待注浆岩样228施加围压，根据液压表28的读数，可手动控制液压供压阀24调节围压压力；
62.s6、设置渗透压预警表223和浆压预警表224的压力限值在10mpa以上，使泄压通道关闭，根据渗透压表36和空压表14的读数，分别调节渗透压控制阀35和空压控制阀13，使压力逐渐增大；
63.s7、预制裂隙待注浆岩样228注浆完成后，依次关闭空压泵电机12、高压水泵电机31、液压供压电机27，以及对应的空压控制阀13、渗透压控制阀35、液压供压阀24；
64.s8、启动液压泄压电机26，打开液压泄压阀23，让液压油回流至液压油箱21内；
65.s9、调节渗透压预警表223和浆压预警表224至零压限值，分别通过渗透压泄压花管25和浆压泄压花管29释放排除剩余的水、浆体；
66.s10、至此，整个试验系统释压完毕，此时可打开密封盖222，取掉橡胶套227后，则可观测含预制裂隙待注浆岩样228的注浆效果，并拍照记录含预制裂隙待注浆岩样228的注浆情况。
67.本实施例中，步骤s1～s4为预实验阶段，目的是为了排除钢制花管内的遗留空气，这与实施例1有本质区别，而步骤s5～s10为正式实验阶段，与实施例1几乎相同。因此，无论是实施例1中还是实施例2中所展示的步骤，这些详细的技术方案均是为了能够实现恒定渗透压、恒定法向固结压力或荷载条件下注浆过程模拟，让本发明所提出的试验系统具有现实可操作性。当然，本发明所提出渗流-压力耦合环境下的室内高压注浆试验系统也可用于
一些特殊案例，并仅限于实施例中具体步骤的展示过程。如可实现渗流场水动力控制下注浆过程试验模拟，并研究变渗透压作用对浆液渗透扩散胶凝与加固过程的控制作用；可考虑不同被注岩土体结构对浆液流动规律的控制作用，研究复杂岩土结构的注浆过程的阶段性、注浆扩散半径演化规律；可用于研究存在法向荷载作用时不同砂土、片岩密实度和裂隙结构岩体单轴压缩条件与渗流场水动力联合控制下浆液流动规律等。
68.本技术可用于实现恒定渗透压、恒定围压荷载条件下的高压注浆过程模拟，以及高地应力、高水头环境下的渗流场水动力控制下注浆过程模拟，为研究渗流-压力耦合环境下的浆液渗透扩散规律与凝固机理提供技术支撑。
69.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，包括：用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调浆液的注浆系统(1)；用于在被注浆介质模拟模块内模拟渗流场的渗流系统(3)；用于为被注浆介质模拟模块提供周向载荷的围压系统(2)；围压系统(2)包括：高压注浆模拟装置(22)；高压注浆模拟装置(22)包括封闭式箱体结构、被注浆介质模拟模块、液压油箱(21)、液压供压电机(27)；被注浆介质模拟模块内设置预制裂隙待注浆岩样(228)，被注浆介质模拟模块的两端设置有开口，被注浆介质模拟模块安装在封闭式箱体结构内部，液压油箱(21)与液压供压电机(27)连接，液压供压电机(27)的输出端通过第一管路与封闭式箱体结构内连通；被注浆介质模拟模块的两端开口分别与注浆系统(1)的输出端、渗流系统(3)的输出端连接。2.根据权利要求1所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，被注浆介质模拟模块包括柔性套，柔性套套装在预制裂隙待注浆岩样(228)外部，柔性套的两端设置有开口。3.根据权利要求2所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，柔性套为橡胶套(227)。4.根据权利要求1所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，封闭式箱体结构包括高压注浆模拟装置主体(221)、高压注浆模拟装置密封盖(222)，高压注浆模拟装置主体(221)上设置有开口，高压注浆模拟装置密封盖(222)用于盖紧高压注浆模拟装置主体(221)上的开口。5.根据权利要求1所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，注浆系统(1)包括空压泵(11)、空压泵电机(12)、空压控制阀(13)、空压表(14)、给浆控制阀(15)、给浆料斗(16)、注浆花管(17)；空压泵电机(12)与空压泵(11)连接，空压泵(11)的输出端通过注浆花管(17)与注浆介质模拟模块的第一端连接；空压控制阀(13)、空压表(14)、给浆料斗(16)依次设置在注浆花管(17)上，空压控制阀(13)靠近空压泵(11)设置；给浆控制阀(15)设置在给浆料斗(16)和注浆花管(17)的连接处上。6.根据权利要求5所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，注浆系统(1)还包括浆压泄压花管(29)、浆压预警表(224)、浆压传感芯体(2241)，浆压泄压花管(29)的第一端亦与注浆介质模拟模块的第一端连接，浆压泄压花管(29)的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，浆压预警表(224)安装在浆压泄压花管(29)上。7.根据权利要求1所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，渗流系统(3)包括高压水泵电机(31)、高压水泵(32)、渗透压花管(34)、渗透压控制阀(35)、渗透压表(36)，高压水泵电机(31)与高压水泵(32)连接，高压水泵(32)的输出端通过渗透压花管(34)与注浆介质模拟模块的第二端连接；高压水泵(32)上设置有给水进口(33)，渗透压控制阀(35)、渗透压表(36)设置在渗透压花管(34)上，渗透压控制阀(35)靠近高压水泵(32)设置。8.根据权利要求7所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，渗流系统(3)还包括渗透压泄压花管(25)、渗透压预警表(223)，渗透压泄压花管(25)的第一端亦与注浆介质模拟模块的第二端连接，渗透压泄压花管(25)的第二端伸出高压注浆模拟装置设置，渗透压预警表(223)安装在渗透压泄压花管(25)上。
9.根据权利要求1所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统，其特征在于，围压系统(2)还包括液压泄压电机(26)、液压泄压阀(23)、液压供压阀(24)、液压表(28)，液压泄压电机(26)的输入端通过第二管路与封闭式箱体结构内连通；液压供压阀(24)、液压表(28)设置在第一管路上，液压泄压阀(23)设置在第二管路上。10.根据权利要求2所述的渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统的试验方法，其特征在于，包括：s5、启动液压供压电机(27)，打开液压供压阀(24)对预制裂隙待注浆岩样(228)施加围压，根据液压表(28)的读数，可手动控制液压供压阀(24)调节围压压力；s6、设置渗透压预警表(223)和浆压预警表(224)的压力限值在10mpa以上，使泄压通道关闭，根据渗透压表(36)和空压表(14)的读数，分别调节渗透压控制阀(35)和空压控制阀(13)，使压力逐渐增大；s7、预制裂隙待注浆岩样(228)注浆完成后，依次关闭空压泵电机(12)、高压水泵电机(31)、液压供压电机(27)，以及对应的空压控制阀(13)、渗透压控制阀(35)、液压供压阀(24)；s8、启动液压泄压电机(26)，打开液压泄压阀(23)，让液压油回流至液压油箱(21)内；s9、调节渗透压预警表(223)和浆压预警表(224)至零压限值，分别通过渗透压泄压花管(25)和浆压泄压花管(29)释放排除剩余的水、浆体；s10、至此，整个试验系统释压完毕，此时可打开密封盖(222)，取掉橡胶套(227)后，则可观测含预制裂隙待注浆岩样(228)的注浆效果，并拍照记录含预制裂隙待注浆岩样(228)的注浆情况。

技术总结
本发明公开了一种渗流-压力耦合环境下的高压注浆试验系统及试验方法，试验系统主要包括注浆系统、渗流系统、围压系统三个部分，注浆系统用于向被注浆介质模拟模块内输入压力和流量稳定、可调的浆液，渗流系统用于在被注浆介质内模拟渗流场，围压系统用于对被注浆介质提供围压载荷。本发明可用于实现恒定渗透压、恒定围压荷载条件下的高压注浆过程模拟，以及高地应力、高水头环境下的渗流场水动力控制下注浆过程模拟，为研究渗流-压力耦合环境下的浆液渗透扩散规律与凝固机理提供技术支撑。浆液渗透扩散规律与凝固机理提供技术支撑。浆液渗透扩散规律与凝固机理提供技术支撑。


技术研发人员：李正兵 刘鹏程 黄平 刘涛 周家文 胡宇翔 周杰 杨才亮 杜光勇 游翔 薛汇林 魏曦 李锐 邓晓琴
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/7