一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置及其试验方法技术领域
本发明涉及岩土工程领域，研究岩溶地区其内部流水对钻孔灌注桩侵蚀作用的试
验装置，该装置可以模拟实际岩溶地质条件下的钻孔灌注桩，并通过电磁扫描装置揭示岩
溶水对钻孔灌注桩的破坏规律。
背景技术
随着我国经济建设的飞速发展，高速公路建设已经发展到我国的西南山区，这些
地区存在一定数量的岩溶发育区。在这些地区进行公路建设，对施工提出了更高的要求，目
前，针对岩溶地区最常用的方法就是修筑桥梁跨越这些地区，但桥梁修筑在岩溶地区不可
避免的会受到岩溶水的侵蚀。在溶洞内部水按一定的方向流动，对灌注桩形成冲刷破坏，并
且水中含有大量的化学离子，会对灌注桩形成化学侵蚀作用，由于目前人们对工程质量的
要求越来越严格，因此上述岩溶水对灌注桩的侵蚀作用已经引起了人们的高度关注。目前，
国内并没有很有效的方法去模拟岩溶水对灌注桩的这种侵蚀作用，因此本发明设计了一种
非常有效的装置去模拟这种侵蚀作用。
发明内容
本发明要解决的问题是设计一种能够研究岩溶地区其内部岩溶水对灌注桩侵蚀
作用的试验装置，该装置可以模拟实际岩溶地质条件下的钻孔灌注桩，经过一定的试验时
间后通过电磁扫描装置揭示岩溶地区钻孔灌注桩的破坏规律。
所述一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置，具体结构为：空气压缩机通过橡胶
管与岩溶水存储器的顶部相连；岩溶水存储器通过底部的橡胶管与水槽一侧相连，而水槽
的另一侧有个出口，该出口的下方为废水收集器；岩溶结构模型置于水槽中间，其上是注浆
机；电磁扫描装置位于岩溶水存储器的一侧。
所述岩溶结构模型在制作模型之前，首先要对工程所在地的岩溶地质情况做详细
调查，了解实际溶洞的分布情况，再根据实际岩溶结构缩小比例后由石膏制成，其尺寸为
50cm×35cm×35cm，当岩溶水流经结构模型时，就可以模拟岩溶地区内部水体的流动情况。
在试验开始前，根据工程实际的灌注桩的桩孔缩小一定的比例后在岩溶结构模型中间钻
孔，并在试验开始后利用注浆机向钻孔内注混凝土，用来模拟灌注桩的施工，在灌注桩浇筑
完成后，继续在试验条件下进行养护，以便观察它的破坏情况。
所述岩溶水存储器由厚度为2cm的有机玻璃以及角钢制成，其可存储300L液体，且
保证岩溶水存储器至少能够承受1.5MPa的气压，同时它的的顶部以及底部的中间位置各钻
有一个直径为4cm的圆孔，用来与橡胶管连接保证橡胶管也能承受1.5MPa的气压。
所述水槽由厚度为2cm的透明有机玻璃制成，其内表面尺寸为150cm×40cm×
40cm，在其中一个短边侧面钻一个直径为4cm的进水孔，另外一个短边侧面钻一个直径为
8cm的出水孔，同时废水收集器由厚度为2cm的有机玻璃制成，其可存储300L液体。电磁扫描
装置用来观察灌注桩表面的破损情况。
本发明提供一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置及其试验方法，实验步骤如
下：
步骤一、检查试验装置各部分是否可用，确保橡胶管与各装置之间的连接紧密，防止出
现漏水现象；
步骤二、根据试验方案将岩溶结构模型做好，并在模型上钻好桩孔，同时根据实验方案
配制岩溶水，并装进岩溶水存储器；
步骤三、打开空气压缩机，按照试验方案规定的流速将水体运送到水槽，当水槽出水口
有均匀水流出现时，打开注浆机将桩孔内注满混凝土，关闭注浆机；
步骤四、保证岩溶水的流速不变，持续对灌注桩进行观察，同时保证设备运行正常；
步骤五、当达到试验方案规定的时间后，将岩溶结构模型取出，并在电磁扫描装置下观
察灌注桩的破损情况；
步骤六、当试验方案改变时，重复步骤二至五。
采用上述技术方案的一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置及其试验方法，本发
明的创新之处在于，接近工程实际的模拟岩溶地区地下溶洞结构以及分布形式，并根据地
质资料配置试验用的岩溶水，通过控制空气压缩机以及岩溶结构模型来模拟岩溶水的流动
状态，并将缩小比例后的灌注桩置于这种环境下观察其破坏规律。本发明试验装置构造简
单，成本低廉，拆装方便，可以重复利用。该试验装置可以研究不同岩溶地质条件下灌注桩
的破坏规律。
附图说明
图1是本发明整体主视图；
图2是本发明岩溶结构模型整体图。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置的具体实施方式
如图1该装置的整体布置：空气压缩机（2）通过橡胶管（8）与岩溶水存储器（3）的顶部相
连；岩溶水存储器（3）通过底部的橡胶管（8）与水槽（4）一侧相连，而水槽（4）的另一侧有个
出口，出口的下方为废水收集器（6）；岩溶结构模型（1）置于水槽（4）中间，其上是注浆机
（5）；电磁扫描装置（7）位于岩溶水存储器（3）的一侧。
如图1空气压缩机（2）在要保证其可供的最大气压为1.5MPa，而装置之间连接的橡
胶管（8）内径为4cm，并保证橡胶管（8）能够承受1.5MPa以上的压力。岩溶水存储器（3）由厚
度为2cm的高强度有机玻璃以及角钢制成，其可存储300L水体，而且保证存储器至少能够承
受1.5MPa的气压，当岩溶水存储器完成后在其顶部以及底部的中间位置各钻有一个直径为
4cm的圆孔，用来与橡胶管连接，且橡胶管（8）与试验装置之间通过金属胶水HY-303进行连
接，以保证其连接强度。
如图1水槽（4）由厚度为2cm的高强度透明有机玻璃以及角钢制成，保证其内表面
尺寸为150cm×40cm×40cm，在水槽（4）制作完成后在其短边侧面各钻一个圆孔，圆孔的直
径分别为4cm、8cm，将直径为4cm的圆孔与橡胶管（8）相连，另外直径为8cm的圆孔置于废水
收集器的正上方，同时废水收集器由厚度为2cm的有机玻璃制成，其可存储300L水体。
如图1将注浆机（5）固定在岩溶结构模型（1）的正上方，而注浆机由螺旋注浆泵、注
浆软管、压力表及注浆管等组成，可真实模拟注浆过程，它的泵容量最大可达20L，其中注浆
管长30cm，内径为4cm。电磁扫描装置要求能够清楚的观察到灌注桩表面的破损情况。
如图2岩溶结构模型（1）在制作结构模型之前，首先要对工程所在地的岩溶地质情
况做详细调查，了解实际溶洞的分布情况，再根据实际岩溶结构缩小比例后由石膏制成，尺
寸为50cm×35cm×35cm，确保当岩溶水流经结构模型时，就可以模拟岩溶地区内部水体的
流动情况。当在试验开始前，根据工程实际的灌注桩的桩孔缩小一定的比例后在岩溶结构
模型中间钻孔，并在试验开始后利用注浆机向钻孔内注混凝土，用来模拟灌注桩的施工，在
灌注桩浇筑完成后，继续在试验条件下进行养护，以便观察它的破坏情况。
本发明提供一种模拟岩溶水侵蚀灌注桩的试验装置及其试验方法，实验步骤如
下：
步骤一、检查试验装置各部分是否可用，确保橡胶管与各装置之间的连接紧密，防止出
现漏水现象；
步骤二、根据试验方案将岩溶结构模型做好，并在模型上钻好桩孔，同时根据实验方案
配制岩溶水，并装进岩溶水存储器；
步骤三、打开空气压缩机，按照试验方案规定的流速将水体运送到水槽，当水槽出水口
有均匀水流出现时，打开注浆机将桩孔内注满混凝土，关闭注浆机；
步骤四、保证岩溶水的流速不变，持续对灌注桩进行观察，同时保证设备运行正常；
步骤五、当达到试验方案规定的时间后，将岩溶结构模型取出，并在电磁扫描装置下观
察灌注桩的破损情况；
步骤六、当试验方案改变时，重复步骤二至五。