王超，徐力生，徐蒙，姚翠霞，楊宏

(中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

隨著修建大壩高度的不斷升級(jí)和跨越發(fā)展，如何有效控制和提高灌漿質(zhì)量，增強(qiáng)大壩穩(wěn)定性和安全性，尤其當(dāng)壩基巖體的防滲性能很差時(shí)，提高防滲帷幕的抗?jié)B透能力及耐久性成為當(dāng)下工程界亟待解決的關(guān)鍵問題之一[1?3]。灌漿施工質(zhì)量和灌漿效果難以直觀地檢查，需要借助于對(duì)灌漿技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)和分析來評(píng)定[4?5]。當(dāng)前國內(nèi)外工程界已經(jīng)大規(guī)模開始使用灌漿自動(dòng)記錄儀對(duì)灌漿壓力、流量、漿液密度和地層抬動(dòng)值這4個(gè)關(guān)鍵灌漿技術(shù)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，但檢測(cè)精度和穩(wěn)定性無法保證；同時(shí)，由于自動(dòng)記錄儀僅是單一檢測(cè)設(shè)備，而非智能化控制系統(tǒng)，其無法將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋分析并自動(dòng)控制。在當(dāng)前灌漿施工中，灌漿壓力仍采用人工控制，不僅控制精度低、操作反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，而且嚴(yán)重依賴操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)和技能水平，這是灌漿工程安全事故頻發(fā)的主要原因之一[6]。基于灌漿施工現(xiàn)狀，為了實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵灌漿參數(shù)的高精度、動(dòng)態(tài)檢測(cè)和灌漿壓力的反饋?zhàn)詣?dòng)控制，進(jìn)而實(shí)施智能化灌漿，本文作者結(jié)合傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，將軟件和硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合研制了自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)，并在糥扎渡水電站帷幕灌漿試驗(yàn)中對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。

1 自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組成

自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、傳感器設(shè)備、可編程邏輯控制器(PLC)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、減速機(jī)、調(diào)節(jié)閥門組和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器等設(shè)備組合而成，系統(tǒng)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)基于實(shí)際灌漿工況按照預(yù)設(shè)程序運(yùn)行，動(dòng)態(tài)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，并反饋控制灌漿壓力。系統(tǒng)基本組成和管網(wǎng)布設(shè)如圖1所示。系統(tǒng)主要包括以下3個(gè)功能模塊。

(1) 檢測(cè)模塊。主要由傳感器組成，包括壓力傳感器、電磁流量計(jì)、自循環(huán)差壓密度計(jì)和抬動(dòng)傳感器，分別用于檢測(cè)壓力、流量、密度和地層抬動(dòng)值這4個(gè)關(guān)鍵灌漿參數(shù)。

(2) 反饋控制模塊。主要由S7?400型PLC、三相永磁交流伺服電機(jī)(功率為0.75 kW，額定轉(zhuǎn)矩為2.39 N·m)、高解析開放型伺服驅(qū)動(dòng)器、蝸桿減速機(jī)(速比為5，中心距為35 mm，舉升力為1×104N，輸入功率為0.3 kW，調(diào)整壓力范圍為0～38.5 MPa)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等組成。

(3) 分析計(jì)算模塊。它包括：

1) 系統(tǒng)主機(jī)。主要由80C196單片機(jī)系統(tǒng)、輸入通道(接口電路和鍵盤)、輸出通道(顯示器、打印機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器)等組成，主機(jī)采用大屏幕微機(jī)系統(tǒng)將傳感器信號(hào)采集、分析、數(shù)據(jù)處理，并顯示實(shí)時(shí)曲線，控制打印機(jī)打印檢測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)曲線。

2) 輸入通道。傳感器分別將壓力、流量、漿液密度和地層抬動(dòng)值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。壓力、流量和漿液密度信號(hào)為模擬量，通過接口輸入單片機(jī)的A/D口[7]。地層抬動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號(hào)，通過接口輸入單片機(jī)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)算。鍵盤經(jīng)8155并行接口芯片的I/O口將功能選擇和參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容、打印數(shù)據(jù)格式及相關(guān)的打印命令等輸入單片機(jī)[8]。

圖1 自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)基本組成和管網(wǎng)布設(shè)Fig.1 Equipment composition and pipeline design of adaptive grouting detection and control system

3) 輸出通道。壓力、流量、漿液密度和地層抬動(dòng)信號(hào)輸入單片機(jī)經(jīng)過處理后，所得數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定的條件和格式分別輸出到液晶顯示屏、打印機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)壓力不足或壓力過大時(shí)，輸出數(shù)據(jù)給PLC，開始自動(dòng)控制，穩(wěn)定壓力波動(dòng)和減小地層抬動(dòng)值，并聲光報(bào)警。

1.2 檢測(cè)與反饋控制

1.2.1 檢測(cè)設(shè)備和原理

(1) 壓力檢測(cè)。采用KELLER壓阻式壓力傳感器，根據(jù)單晶硅壓阻效應(yīng)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)[9]，測(cè)量范圍為0～10 MPa，理論檢測(cè)精度為0.2%。

(2) 流量檢測(cè)。采用光華K300電磁流量計(jì)，測(cè)量范圍為0～100 L/min。當(dāng)以水為測(cè)量介質(zhì)時(shí)，測(cè)量誤差小于0.1%。由于灌漿液是電解性液體，其流過電磁流量計(jì)管道時(shí)，將切割磁力線，于是，在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向的垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其值與漿液的流速成正比[10]，故漿液體積流量可用下式得出：

式中：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；E為感應(yīng)電勢(shì)，V；D為切割磁力線的導(dǎo)管液體長(zhǎng)度即測(cè)量管內(nèi)徑，m。

[5][德]卡爾·拉倫茨：《德國民法通論（上冊(cè)）》，王曉曄、邵東建、程建英、徐國建、謝懷栻譯，北京：法律出版社，2013年，第312頁。

(3) 密度檢測(cè)。基于差壓法設(shè)計(jì)了自循環(huán)差壓密度計(jì)，測(cè)量范圍為1～5 g/cm3。灌漿時(shí)，漿液沿垂直的導(dǎo)管流動(dòng)，導(dǎo)管上安裝2個(gè)相距為h的壓力傳感器，測(cè)得的2個(gè)液柱壓力分別為P1和P2，則漿液密度可根據(jù)靜壓液位測(cè)量原理計(jì)算得出[11]：

式中：P1和P2分別為2個(gè)壓力傳感器測(cè)得的液柱靜壓力，N；ρ為液體密度，kg/m3；g為測(cè)量點(diǎn)的重力加速度，N/kg；H1和H2分別為2個(gè)壓力傳感器距液面的高度，m。

據(jù)式(2)所得測(cè)量精度容易受到灌漿管道跳變壓力和流量變化的影響[12?14]，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將密度計(jì)從灌漿主管道中脫離出來，加入特制的電機(jī)和泵，與漿桶形成獨(dú)立于灌漿管道外的自循環(huán)測(cè)量系統(tǒng)，這樣可保證密度及測(cè)量環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，成功實(shí)現(xiàn)靜態(tài)液位測(cè)量向穩(wěn)定動(dòng)態(tài)液位測(cè)量的轉(zhuǎn)換。自循環(huán)差壓密度計(jì)主要由測(cè)量系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和連通系統(tǒng)3部分構(gòu)成，如圖2所示。圖2中：箭頭表示漿液的循環(huán)流動(dòng)線路；測(cè)量系統(tǒng)主要由測(cè)量管和壓力傳感器組成；動(dòng)力系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和泥漿泵組成；連通系統(tǒng)主要由異形三通、回漿管和分流閥組成。

圖2 自循環(huán)差壓密度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure of self-circulation differential-pressure densimeter

(4) 地層抬動(dòng)值檢測(cè)。抬動(dòng)傳感器基于鑒相型直線式容柵傳感器設(shè)計(jì)，主要包括定柵和動(dòng)?xùn)?部分，均由有規(guī)律排列的金屬銅片組成。定柵在測(cè)量過程中位置固定不變，動(dòng)?xùn)烹S被測(cè)物體同步直線運(yùn)動(dòng)[15]。當(dāng)真空中的介電常數(shù)、介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)和2塊極板之間的距離為定值時(shí)，動(dòng)?xùn)畔鄬?duì)定柵位移將與電容有定值比例關(guān)系，見式(3)。通過動(dòng)?xùn)?、定柵間電容C的變化，就可實(shí)現(xiàn)位移x的精確測(cè)量。

式中：C為發(fā)射極電容，F(xiàn)；0ε為真空中的介電常數(shù)，F(xiàn)/mm；γε為介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)，F(xiàn)/mm；x為動(dòng)?xùn)畔鄬?duì)定柵位移，mm；b為極板厚度，mm；d為兩極板之間的距離，mm。

1.2.2 灌漿壓力反饋控制分析

灌漿壓力易受被灌地層巖性、巖體裂隙幾何特征及滲透性、漿液性能和水文地質(zhì)條件等因素的影響而發(fā)生大范圍波動(dòng)[16]，而壓力的波動(dòng)將直接影響地層抬動(dòng)值、流量和漿液密度的變化，因此，實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制是自適應(yīng)灌漿的關(guān)鍵。如圖1所示，為檢測(cè)灌漿孔的孔底壓力，將壓力傳感器安裝在返漿管路上，電動(dòng)閥的進(jìn)口端。在灌漿過程中，壓力傳感器將灌漿壓力轉(zhuǎn)換成4～20 mA的電流發(fā)送至數(shù)據(jù)采集控制卡，經(jīng)過A/V轉(zhuǎn)換后，控制卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由PLC程序處理。PLC將動(dòng)態(tài)檢測(cè)的壓力值與預(yù)先設(shè)定的灌漿壓力進(jìn)行對(duì)比，出現(xiàn)壓力不足和超限的情況時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)程序，計(jì)算出壓力控制的調(diào)整量電信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖或模擬信號(hào)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)接收的信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)壓力控制閥閥桿上下移動(dòng)改變電動(dòng)閥的開度，主動(dòng)加壓和卸荷，并循環(huán)執(zhí)行，從而達(dá)到穩(wěn)定灌漿孔內(nèi)壓力的目的[17]。

1.3 傳感器與系統(tǒng)主機(jī)的接口

系統(tǒng)的模擬傳感器信號(hào)均為 4～20 mA的直流電流信號(hào)，以提高遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)抗干擾能力。由于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換電路，模擬信號(hào)可直接通過接口與主機(jī)相連。其接口由隔離器、I/V轉(zhuǎn)換器、低通濾波器、保護(hù)電路和基準(zhǔn)電壓等組成，如圖3所示。模擬傳感器輸出的4～20 mA電流信號(hào)通過隔離器輸入接口電路，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成1～5 V的直流電壓，再經(jīng)低通濾波器去掉干擾信號(hào)后，輸往主機(jī)的A/D口。

圖3 模擬信號(hào)接口電路原理框圖Fig.3 Principle of analog signal interface circuit

脈沖傳感器輸出高頻脈沖信號(hào)，通過獨(dú)立接口輸入系統(tǒng)主機(jī)的計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)[18]，硬件原理如圖4所示。高頻脈沖信號(hào)通過相敏整流轉(zhuǎn)變成規(guī)則的負(fù)尖脈沖信號(hào)，經(jīng)光電隔離器耦合后，再經(jīng)微分電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器變成單片機(jī)能接收的矩形波。

圖4 脈沖信號(hào)接口電路原理框圖Fig.4 Principle of the pulse signal interface circuit

1.4 軟件設(shè)計(jì)

圖5 主程序灌漿檢測(cè)和控制流程圖Fig.5 Grouting detection and control flow chart of main program

(1) 動(dòng)態(tài)檢測(cè)模塊。動(dòng)態(tài)顯示壓力、流量、密度和地層抬動(dòng)值的瞬時(shí)值，并后臺(tái)自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)灌漿參數(shù)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果。

(2) 數(shù)據(jù)處理模塊。根據(jù)工況計(jì)算所需要的壓力、流量、漿液密度和灌漿累計(jì)量等。

(3) 自動(dòng)控制模塊。壓力超限、不足或大范圍波動(dòng)時(shí)自動(dòng)聲光報(bào)警，根據(jù)需要計(jì)算壓力調(diào)整量并自動(dòng)控制，穩(wěn)定壓力、減小地層抬動(dòng)值，直至灌漿工況恢復(fù)正常。

(4) 壓水試驗(yàn)?zāi)K。采用3級(jí)壓力5點(diǎn)法進(jìn)行灌漿前的壓水試驗(yàn)或檢查孔的壓水試驗(yàn)并根據(jù)需要生成試驗(yàn)曲線圖。

(5) 通訊模塊。實(shí)現(xiàn)主機(jī)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器的串行通訊(RS-232C)功能。

(6) 灌漿數(shù)據(jù)打印模塊。從存儲(chǔ)器中調(diào)出保存的數(shù)據(jù)，根據(jù)DL/T 5148—2012(《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》)[19]自動(dòng)生成灌漿圖表，根據(jù)需要打印曲線與表格。

2 帷幕灌漿試驗(yàn)

2.1 系統(tǒng)檢測(cè)與控制性能分析

云南糥扎渡水電站帷幕灌漿試驗(yàn)選用本系統(tǒng)進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢測(cè)和控制。糥扎渡水電站采用黏土心墻堆石壩設(shè)計(jì)，最大壩高達(dá)261.5 m，通過基礎(chǔ)灌漿加強(qiáng)其壩基防滲帷幕的抗?jié)B透能力及耐久性很重要。帷幕灌漿選定2個(gè)試驗(yàn)區(qū)，位于右岸距壩軸線上游60～100 m、高程695 m的平臺(tái)上，基本涵蓋了糥扎渡水電站主要巖層和地質(zhì)構(gòu)造，具有較強(qiáng)的代表性。試驗(yàn)設(shè)有單排帷幕和雙排帷幕2種形式。雙排孔排距1.5 m，孔距2.0 m，按3個(gè)次序施工。單排孔距2.0 m，按3個(gè)次序施工，帷幕孔深入基巖70 m，采用小口徑鉆孔、孔口封閉、無栓塞、自上而下分段灌漿法施工。水泥漿液采用水灰比2:1，1:1和0.5:1。灌漿壓力如表1所示。2.1.1 動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果分析

灌漿廊道內(nèi)高灰塵、潮濕且磁電干擾強(qiáng)，施工條件惡劣，設(shè)備能否正常、穩(wěn)定工作將經(jīng)受巨大考驗(yàn)。表2所示為自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)在試驗(yàn)中的一組動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果。分析表2可知：在60 min的灌漿過程中，壓力在 1.0～4.0 MPa內(nèi)變化，檢測(cè)相對(duì)誤差均小于2.5%；流量在0～40 L/min內(nèi)變化，檢測(cè)相對(duì)誤差均小于0.8%；漿液密度在1.100～1.400 g/cm3內(nèi)變化，檢測(cè)相對(duì)誤差均小于 0.5%；地層抬動(dòng)值變化范圍為0.005～0.120 mm，未出現(xiàn)抬動(dòng)值超限的情況，檢測(cè)相對(duì)誤差均小于4.5%。4個(gè)參數(shù)的檢測(cè)精度都較高、穩(wěn)定性較好，滿足現(xiàn)場(chǎng)灌漿施工的檢測(cè)精度要求。

表1 各灌漿分段壓力取值Table 1 Design of grouting pressure for different grouting segments

表2 帷幕灌漿試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果Table 2 Dynamic detection results of curtain grouting experiment

將表2中的實(shí)測(cè)值進(jìn)行三次多項(xiàng)式回歸分析，可得到壓力與流量、密度以及地層抬動(dòng)值的關(guān)系曲線，如圖6所示。由圖6(a)可知：隨著灌漿壓力的增大，流量和地層抬動(dòng)值呈非線性增加，變化趨勢(shì)較明顯。由于采用了自循環(huán)差壓密度計(jì)，密度測(cè)量獨(dú)立于灌漿主管道之外，有效避免了管道跳變壓力和流量波動(dòng)引起的測(cè)量誤差，而且漿液配比是根據(jù)實(shí)測(cè)密度進(jìn)行人工反饋控制。結(jié)合圖6(b)可知：壓力波動(dòng)對(duì)密度檢測(cè)的影響較小，密度變化相對(duì)穩(wěn)定。

2.1.2 反饋控制結(jié)果分析

實(shí)現(xiàn)壓力的反饋控制是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的。在系統(tǒng)控制下，設(shè)定2.0 MPa壓力灌漿時(shí)灌漿壓力的階躍響應(yīng)曲線如圖7所示。由圖7可知：系統(tǒng)自動(dòng)控制后，壓力從初始的0開始快速上升到設(shè)定值左右，經(jīng)過 5 s左右的小幅波動(dòng)后，趨于平衡，穩(wěn)定停留在2.0 MPa的設(shè)定壓力值上。這說明系統(tǒng)反饋控制壓力的調(diào)節(jié)時(shí)間很短，超調(diào)量較小，控制精度較高，穩(wěn)定性較好。

圖6 灌漿壓力與流量、地層抬動(dòng)值、密度的關(guān)系及三次多項(xiàng)式擬合結(jié)果Fig.6 Relationships between grouting pressure and flow,ground lifting values, density respectively and their fitting results by cubic polynomial

圖7 系統(tǒng)控制下2.0 MPa灌漿壓力階躍響應(yīng)曲線Fig.7 Step response of 2.0 MPa pressure under system control

圖8 灌漿壓力設(shè)定為1.0 MPa時(shí)壓力波動(dòng)情況Fig.8 Changes of pressure fluctuations under grouting pressure of 1.0 MPa

設(shè)定1.0 MPa壓力灌漿時(shí)，灌漿孔內(nèi)壓力的反饋控制情況如圖8所示。分析圖8可知：由于灌漿管路內(nèi)的復(fù)雜擾動(dòng)使灌漿孔內(nèi)的實(shí)際壓力發(fā)生大范圍波動(dòng)，壓力波動(dòng)幅值為?0.25～0.21 MPa，波動(dòng)幅度達(dá)設(shè)定值的25%，孔內(nèi)壓力極不穩(wěn)定。自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值1.0 MPa計(jì)算輸出量，并開始自動(dòng)控制，在 6 s控制響應(yīng)后，壓力的波動(dòng)被控制在?0.05～0.05 MPa的范圍內(nèi)(壓力設(shè)定值的5%)，并逐漸趨于穩(wěn)定。

圖 9所示為不同灌漿孔段的自適應(yīng)灌漿控制結(jié)果。分析圖9可知：在帷幕灌漿過程中，所有孔段的灌漿壓力設(shè)定在0～5 MPa范圍內(nèi)；隨著灌漿壓力的逐漸升高，壓力波動(dòng)幅度逐漸增大；在自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)的控制下，壓力波動(dòng)的最大值在?0.25～0.25 MPa之內(nèi)，即壓力波動(dòng)被控制在設(shè)定值的 5%以內(nèi)，控制相對(duì)誤差不超過5%，控制響應(yīng)時(shí)間基本穩(wěn)定在5～6 s，系統(tǒng)的控制精度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于人工控制模式的最佳指標(biāo)(操作反應(yīng)時(shí)間為30～60 s，控制精度為壓力設(shè)定值的 15%～20%)，滿足帷幕灌漿的壓力控制要求。

圖9 自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)控制性能Fig.9 Control performance of adaptive grouting detection and control system

2.2 灌漿效果評(píng)價(jià)

帷幕防滲等級(jí)越高，其耐久性能越好，因此，保證灌漿達(dá)到較好的防滲效果是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵。帷幕灌漿試驗(yàn)結(jié)果見表3。分析表3可知：隨著灌漿孔序號(hào)的增加，基巖透水率、灌漿單耗均明顯遞減，小漏量孔段比例提高，大漏量的孔段比例大幅度減小，這表明灌漿形成的幕體結(jié)石致密，強(qiáng)度高，基巖透水率達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求。

試驗(yàn)布置了5個(gè)壓水檢查孔，采用自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)自上而下分段卡塞進(jìn)行“五點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)，結(jié)果見表4。從表4可見：所有帷幕區(qū)基巖段的壓水試驗(yàn)透水率均小于1 Lu，合格率為100%，平均防滲效果提高10～60倍。抽芯檢查結(jié)果也表明巖石采取率高，巖石完整，巖體裂隙均已被明顯充填，灌漿效果顯著。在灌漿試驗(yàn)中運(yùn)用自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)，不僅提高灌漿質(zhì)量、節(jié)約人力物力，而且有效避免了壓力大范圍波動(dòng)導(dǎo)致的工程安全問題。

表3 帷幕灌漿試驗(yàn)結(jié)果分序統(tǒng)計(jì)Table 3 Sequence statistics of curtain grouting test results

表4 試驗(yàn)1區(qū)WJ-1-2檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Water pressure test results of NO.WJ-1-2 inspection hole

3 結(jié)論

(1) 密度檢測(cè)采用自循環(huán)差壓密度計(jì)可以有效避免漿桶液位波動(dòng)的影響，消除了灌漿管道跳變壓力和流量變化所造成的測(cè)量誤差，測(cè)量精確度較高，穩(wěn)定性良好。

(2) 系統(tǒng)反饋控制模塊對(duì)灌漿壓力的變化有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，PLC、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的組合能夠主動(dòng)加壓和卸荷，有效控制了灌漿壓力的波動(dòng)。

(3) 在帷幕灌漿試驗(yàn)中，自適應(yīng)灌漿測(cè)控系統(tǒng)對(duì)壓力、流量、密度和地層抬動(dòng)值的檢測(cè)相對(duì)誤差分別為2.5%，0.8%，0.5%和4.5%，在5～6 s響應(yīng)時(shí)間內(nèi)可將壓力波動(dòng)自動(dòng)控制在設(shè)定值的 5%以內(nèi)，其檢測(cè)和控制精度高，響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，可推廣運(yùn)用于其他帷幕與固結(jié)灌漿工程。

(4) 加強(qiáng)漿液配比自動(dòng)控制的研究，以自適應(yīng)控制徹底取代人工調(diào)節(jié)；同時(shí)，根據(jù)不同的灌漿工況建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專家?guī)?，因地制宜?shí)施灌漿方案，這樣才能實(shí)現(xiàn)智能化、全自動(dòng)化的自適應(yīng)灌漿施工。

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