[發明專利]軟弱破碎巖體注漿加固效能三維空間數據采集方法

有效

• 申請號: 201610076064.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105625292B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 張偉杰;魏久傳;謝道雷;尹會永;郭建斌
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙)37246
• 代理人: 王吉勇,崔苗苗

技術領域

本發明涉及一種巖土試驗數據采集技術，尤其是一種室內注漿試驗中軟弱破碎巖體注漿加固效能三維空間數據采集方法。

背景技術

礦山、隧道等地下工程建設中，經常發生圍巖變形大、涌水量大等問題，甚至會發生突水突泥災害，造成巨大的人員財產損失。注漿作為一種加固軟弱圍巖、治理水害的一種有效手段在地下工程災害治理中得到了越來越廣泛的應用。目前注漿試驗的數據提取除土壓力、滲透壓力及位移等數據監測外，注漿效果檢驗有兩種途徑，一是將混合后的注漿加固體固化前充填到小模具中，測試力學強度和水力學參數，這種方法的缺點是不能體現出漿液擴散的各向異性，也不能獲取劈裂漿脈的擴散規律的信息；二是利用人工堆砌的試驗臺上開展試驗，試驗后在局部位置取樣測試力學與水力學參數，或是通過簡單開挖以觀察漿脈形態，難以兼顧注漿效果檢驗與漿脈空間形態判識，造成注漿模型試驗有效數據的大量丟失。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種軟弱破碎巖體注漿加固效能三維空間數據采集方法，該方法完善了注漿試驗數據提取與分析方法，提高了注漿試驗質量與科學性。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種軟弱破碎巖體注漿加固效能三維空間數據采集方法，包括以下步驟：

1.多序次高識別度注漿模型試驗實施；

根據試驗目的，利用三維注漿系統開展多序次注漿試驗，并滿足注漿材料及漿液凝膠體識別度高的需求。

進一步地，所述的注漿模型試驗，包括：

(1)注漿模型試驗方案制定：根據實驗目的，制定多序次注漿模型試驗方案，確定試驗鉆孔數量或加工注漿鉆孔結構。

(2)多序次注漿裝置制作：利用鋁片制作注漿阻隔器，利用PVC管制作單孔多序注漿裝置。

(3)分序注漿材料配制：采用不影響漿液性能的氧化鐵類顏料添加到水泥漿漿液中，使漿液及漿液凝膠體體現不同的顏色，以區分不同序次漿材。根據先期試驗比對分析，采用的氧化鐵類顏料包括氧化鐵藍、氧化鐵橙、氧化鐵黑、氧化鐵棕、氧化鐵綠、氧化鐵黃、氧化鐵紅，當添加劑質量與干水泥質量比值分別達到2.3、2.7、1.5、2.0、1.5、1.5、1.5時，可使水泥漿液凝膠后呈現明顯的藍色、橙色、黑色、棕紅色、綠色、黃色及暗紅色，此外，此類方法亦可用于水泥-水玻璃雙液漿中。

(4)注漿過程控制：通過控制注漿終壓和注漿速率進行注漿過程控制，以保障注漿效果和注漿安全。

2.觀察測線布置與量測剖面揭露，包括：

(1)觀察測線方向、數量和測線間距的確定

注漿試驗完成后，加固體養護時間達到24h后，打開多序次注漿裝置，布置縱向觀測線，觀測線宜平行注漿鉆孔連線布置。根據研究精度確定測線間距，一般取50～100mm。測線定好后，在試驗平臺上標定位置和序號，防止錯亂。

(2)觀測剖面揭露方法

首先利用切割機沿著測線開槽，其后借助電鋸、鏟子等工具開挖，切出上部剖面或全部剖面。剖面揭露后，將木尺放置在模型試驗臺上，下表面作為基準0線；木尺平行觀測剖面安放，且一側面與觀測剖面平齊；該側面上加工有標記點，按照1、2、3等的順序編號；標記點之間的間距50mm，根據具體情況適當增大或減小。

3.漿液凝膠體特征量測記錄及室內實驗樣品獲取

(1)觀測剖面數據量測與記錄

確定坐標系及方向：按照注漿試驗設計，選取合適的笛卡爾三維坐標系，一般選擇主注漿口為坐標原點，平行觀測線且沿觀測方向定為x軸正方向，水平面內垂直x軸為y軸，觀測剖面內垂直x軸為z軸。

每個觀測剖面切割前，將標尺1號點與觀測剖面起始點重合，根據注漿系統頂面與主注漿口的相對位置確定標尺上每個標記點的三維坐標，作詳細記錄。

從標記點處引出鉛垂線，初步確定鉛垂線經過的漿脈形態、與其他漿脈的交錯關系。然后利用鋼尺貼合觀測剖面垂直標尺放置，自上而下依次記錄鉛垂線經過的漿脈信息，包括自標尺起始，漿脈頂、底面深度，漿脈的顏色，是否與其他漿脈相交等信息；將這些資料詳細記錄下來，形成原始數據。

利用方格紙按照1:10或1:5的比例尺完成漿脈分布的素描圖，利用不同顏色的蠟筆描繪漿脈形態。

(2)室內土力學及水力學實驗樣品獲取

從切割下來的加固體內獲取樣品，利用環刀切取即可，滿足剪切試驗和滲透性試驗要求

4.加固體特征三維分布形態描繪，包括:

(1)選取合適的處理手段使數據電子化處理