[發明專利]利用誘導劈裂注漿裝置的漿?巖界面特征試驗方法

有效

• 申請號: 201610077237.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105716967B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 張偉杰;魏久傳;謝道雷;郭建斌;尹會永
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N1/28
• 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技術，尤其是一種利用誘導劈裂注漿裝置的漿-巖界面特征試驗方法。

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。

注漿加固體力學性質的改善程度及加固體破壞特征等方面是目前研究的重點，采用現場測試和室內模擬試驗開展研究。目前科研人員多從注漿加固體鉆取試件，測試注漿加固體試件的單軸抗壓強度及其抗滲性能(例如：CN201420249972)；研究表明，注漿加固體力學性質具有顯著的結構效應。究其原因是由于漿脈在加固體中非均勻分布造成的，即漿脈-被注巖體界面力學特征控制了加固體的力學行為，因此亟需開展漿-巖界面力學特征的研究。漿-巖界面力學性質研究的技術和方法尚不成熟，缺少相關的試驗裝置和試驗方法，難以確定加固體漿-巖界面力學及形貌特征。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種利用誘導劈裂注漿裝置的漿-巖界面特征試驗方法，該方法操作方便，能夠確定加固體漿-巖界面力學及形貌特征。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種利用誘導劈裂注漿裝置的漿-巖界面特征試驗方法，包括以下步驟：

(1)被注巖體基本物理性質測試：根據地下工程弱膠結巖體條件，進行土工試驗測試巖體基本水力學性質；

(2)試驗裝置組裝：通過緊固螺桿固定承載板及第二加固-脫模板裝置，承載板及第二加固-脫模板裝置之間留有空間以安置加固體脫模裝置；第二加固板與第二脫模板間放置第二橡膠密封墊，將第二橡膠密封圈以及加固試驗筒依次安放在第二環形槽中；將弱膠結巖土體材料按設計填筑入加固試驗筒，并在巖土體內預留垂向結構面；材料充填完畢并預制結構面后，通過高強螺栓固定第一脫模板及第二脫模板位置，并由緊固螺栓固定第一加固-脫模板裝置與第二加固-脫模板裝置；

(3)開展控向誘導劈裂注漿試驗：連接注漿裝置，控制注漿壓力機注漿速率，則漿液主要沿著預制結構面誘導方向發生控向劈裂擴散，形成平整的漿脈；

(4)注漿加固體脫模：漿液達到初凝后，拆卸移除第一加固板及第二加固板；將千斤頂固定在承載板上，調整千斤頂高度，使其上的托盤剛好位于第二脫模板的正下方；就緒后，啟動千斤頂，使加固體緩慢脫離加固試驗筒；

(5)漿-巖界面特征測試試件取樣：將加固體小心分割、加工，選取漿脈平直位置，利用環刀在漿脈-巖土體界面處取樣，并確保巖土體部分和漿脈凝膠體部分厚度相同，獲得樣品用于進行界面力學性能測試；同時在漿脈-巖土體界面處獲得觀測面平整的試樣，獲得試樣進行界面形貌特征測試；

(6)樣品養護：力學特征測試樣品在室內自然通風條件下分別養護7d、14d、21d及28d，然后進行直剪試驗，測定不同注漿條件、不同養護時間情況下漿-巖界面力學特征；形貌特征測試樣品放在真空干燥箱內烘干24h，使樣品達到充分干燥狀態后，進行掃描電子顯微鏡測試；

(7)室內實驗及成果分析：將養護好的樣品分別利用應變控制直剪儀及掃描電子顯微鏡對分別進行測試，并整理、分析實驗成果。

一種弱膠結巖體控向誘導劈裂注漿試驗裝置，包括若干平行豎直設置的緊固螺桿，緊固螺桿上由上至下依次平行安裝有第一加固-脫模板裝置、第二加固-脫模板裝置和承載板，第一加固-脫模板裝置和第二加固-脫模板裝置之間形成的上部空間中設置有加固試驗筒，且加固試驗筒上、下端與第一加固-脫模板裝置和第二加固-脫模板裝置之間均采用密封結構，第二加固-脫模板裝置和承載板之間形成的下部空間中設置有加固體脫模裝置；

所述第一加固-脫模板裝置包括上下設置的第一加固板和第一脫模板，第一加固板的中心處設置有與所述上部空間相通的注漿孔，注漿孔通過快速接頭與注漿設備連接；第一脫模板為環形，其下表面沿內環邊緣有一個與加固試驗筒上端相匹配的第一環形槽；

所述第二加固-脫模板裝置包括上下設置的第二脫模板和第二加固板，第二脫模板為環形，其上表面沿內環邊緣有一個與加固試驗筒下端相匹配的第二環形槽；

所述加固體脫模裝置包括千斤頂和托盤，千斤頂底部安裝于承載板上部中心位置，千斤頂的液壓桿前端與托盤底部中心固定安裝。

所述第一加固板、第一脫模板、第二脫模板、第二加固板和承載板均為圓盤形。

所述第一加固板與第一脫模板之間安放有第一橡膠密封圈，能夠使兩者之間緊密接觸，避免所述的上部空間與整體裝置的外部空間連通。