СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИНЪЕКЦИОННОЙ ДИАФРАГМЫ (ЯДРА, ЗАВЕСЫ), СОСТОЯЩИЙ ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ

Полезная модель относится к гидротехническому строительству и может быть использована для исследования технологического процесса заполнения пор обломочных грунтов твердеющими растворами, в частности к стендам для моделирования инъекционных диафрагм, ядер, завес взрывонабросных плотин.
Известен стенд для исследования процесса заполнительной инъекции, содержащий каркас из стянутых струбцинами плит, одна из которых выполнена с полостью, в которой размещен имитатор заоблицовочных пустот, выполненный в виде оболочки из эластичного материала и снабженный связями изменяемой длины, пропущенными через ее днище, нагнетательный и отводящий патрубки с клапанами, контрольно-измерительную аппаратуру, поворотное устройство с фиксацией угла поворота, патрубки с кранами для подачи фиксирующего имитатор материала, имитатор тоннельной обделки, дополнительные патрубки с вентилями для создания гидростатического давления, а также дополнительные распорные связи, пропущенные сверху через плиту и имитатор тоннельной обделки, при этом в полости каркаса между имитатором заоблицовочных пустот и имитатором тоннельной обделки размещена порода, удерживаемая распорными связями, пропущенными сверху и снизу через плиты каркаса, причем последний выполнен из прозрачного материала (АС СССР 1283281, МКИ E02B 9/06, опубл. 15.01.1987 г., БИ №2).
Недостатком аналога является то, что после окончания инъекции и набора прочности заинъектированного обломочного грунта необходима выемка монолитного образца для его дальнейших исследований физико-механических и противофильтрационных свойств, которые связаны с резкой или их выбуриванием для исследования соответственно прочности и фильтрационной устойчивости. Получение образцов из монолита резкой или выбуриванием неизбежно частично приводит к нарушению структуры и снижает точность и достоверность исследований, а также повышает трудозатраты и время на исследования.
Известен стенд для исследования технологического процесса создания инъекционной диафрагмы в каменнонабросной плотине созданной взрывом, состоящий из центрального модуля и боковых радиально направленных под прямым углом друг к другу секций длиной, равной примерно расчетному радиусу инъектирования, с окнами для загрузки инъекционного материала. (Рекомендации по составу инъекционных растворов для ядра, создаваемого в навале породы, образованного взрывом, Папанская плотина. Заключительный договор №55-4083, № гос. регистрации 76084539, инвентарный номер № Б 782532, - Л., 1979 г., С. 65).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является трудоемкость получения результатов после инъектирования. Для исследования фильтрационной прочности, кубиковой прочности, радиуса распространения и т.д. необходимо выбуривать образцы через окна стенда. При выбуривании образцов неизбежно происходит частичное нарушение их структуры, из-за чего снижается достоверность и точность результатов исследований. Кроме того, получение образцов бурением повышает трудозатраты и время на исследования.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение достоверности, точности и результативности исследований, снижение трудозатрат и времени на исследования за счет расширения функциональных возможностей стенда.
Для достижения указанного технического результата в стенде для исследования инъекционной диафрагмы (ядра, завесы), состоящего из центрального модуля, внутри которого размещен инъектор для подачи инъекционного раствора, и присоединенных к нему под прямым углом отдельных боковых секций длиной равной расчетному радиусу инъектирования, к центральному модулю под прямым углом приварены боковые патрубки с фланцами, к которым прикреплены модули, выполненные сборно-разборными из двух одинаковых верхней и нижней частей-половинок соединенных между собой с помощью ребер, из прямоугольных полос, болтами, и обеспечивающих доступ для исследования заинъектированных в модулях образцов с ненарушенной структурой.
Кроме этого, заявленное техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:
боковая секция собрана из модулей не менее двух, состоящих из одинаковых частей-половинок.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели является приваривание к центральному модулю под прямым углом боковых патрубков с фланцами, к которым прикреплены модули; выполнение модулей сборно-разборными из двух одинаковых верхней и нижней частей-половинок соединенных между собой с помощью ребер, из прямоугольных полос, болтами.
Благодаря наличию этих признаков обеспечивается доступность к заинъектированному массиву грунта с ненарушенной структурой и его исследование. Использование модулей позволяет повысить достоверность и результативность благодаря исследованию образцов с ненарушенной структурой, а также снизить затраты и время на исследования. Предлагаемый стенд представляет фрагмент диафрагмы взрывонабросной плотины из крупнообломочного грунта, поры которого заполнены инъекционным твердеющим раствором и образованный центральным модулем и присоединенными к нему под прямым углом боковые патрубки с фланцами, к которым прикреплены модули в количестве от двух до, например, десяти.
При снятии одной из двух одинаковых частей-половинок модуля, например, верхней, обеспечивается быстрый доступ для исследования заинъектированного крупнообломочного грунта. Каждый модуль стенда несет информацию об измеряемых прочностных, фильтрационных характеристиках, качестве инъекции и их изменениях по мере удаления от инъектора.
На предлагаемом стенде можно определять коэффициент фильтрации закрепленного грунта, степень заполнения пор раствором, величину инъекционного давления и его изменение по длине фрагмента, вязкость и радиус распространения твердеющего раствора, прочность заинъектированной массы грунта и ее изменение по длине, допустимый градиент напора, при котором заинъектированный грунт сохраняет фильтрационную прочность. Указанные характеристики изменяются в каждом модуле по мере удаления его от инъектора.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2
На фиг. 1 изображен стенд для исследования процесса создания инъекционной диафрагмы, состоящей из отдельных модулей.
На фиг. 2 - вид заинъектированного образца, уплотнительного кольца и манометра.
Стенд для исследования процесса создания инъекционной диафрагмы состоит из центрального модуля 1, с приваренными боковыми патрубками 2, к каждому из которых при помощи фланца 3 присоединен болтами 4 модуль 5, состоящий из отрезков труб, например, ⌀350 мм и длиной 300 мм, сборно-разборных из двух одинаковых верхней и нижней частей-половинок 6, ребер 7, из прямоугольных полос, инъектора 8, уплотняющих колец 9, манометра 10 и обломочного грунта 11 (принятого за образец).
Стенд работает следующим образом.
По длине боковой секции, состоящей из отдельных модулей 5 устанавливают датчики, которые крепят по внутреннему периметру модуля 5 с помощью двух уплотняющих колец 9, предназначенных для измерения технологических параметров инъектирования. Давление в них измеряется манометрами 10. По длине боковой секции должно быть установлено не менее трех датчиков (не показаны): общего вертикального давления, общего бокового давления и порового давления.
Затем в центральный модуль 1 с инъектором 8 и боковыми патрубками 2 загружают обломочный грунт 11 заданного грансостава, после этого загружают обломочным грунтом модули 5, каждый из которых присоединяют к боковым патрубкам 2 и между собой с помощью фланца 3 болтами 4. Модули 5 выполненные сборно-разборными из двух одинаковых верхней и нижней частей-половинок 6 соединяют между собой с помощью ребер 7, из прямоугольных полос, болтами 4. Для исключения сцепления инъекционного твердеющего раствора со стенками модулей 5 уплотняющих колец 9 их смазывают жировым составом. После этого через инъектор 8 начинают процесс инъектирования обломочного грунта в модулях 5 стенда.
После схватывания инъекционного твердеющего раствора и набора необходимой прочности заинъектированного обломочного грунта проводят исследование, для этого модули 5 разбирают, начиная с верхней части-половинки 6 модуля 5, благодаря чему обеспечен прямой доступ (без бурения) к заинъектированному обломочному грунту 11.
Предлагаемый стенд позволяет значительно снизить трудозатраты и время на исследования. Например, за один постановочный эксперимент можно изучить качество инъекции для четырех видов грансостава с различным коэффициентом неоднородности, которые возможны в зоне инъектируемой диафрагмы и заложены в проекте. Для этого необходимо загрузить каждую боковую секцию стенда, составленную из модулей 5 обломочным грунтом 11 различного грансостава и коэффициента неоднородности.
Для визуального наблюдения за технологией инъектирования (заполнения пор) обломочного грунта часть модулей 5 выполнена из прозрачного материала. Для измерения режимов инъекции в модулях устанавливаются датчики, предназначенные для обеспечения любого напряженного состояния в момент инъекции твердеющего раствора.
Высокая точность и достоверность результатов исследований достигается на стенде благодаря модулям, каждый из которых несет информацию об изменениях исследуемых технологических параметров инъектирования по мере удаления модулей от точки инъектирования. Кроме того, конструкция модуля обеспечивает доступность к заинъектированному образцу и возможность изучать его визуально и исследовать на приборах без нарушения структуры.