[發明專利]一種快速確定最適膨脹劑含量添加的方法及其應用

有效

• 申請號: 201710043520.4
• 申請日: 2017-01-21
• 公開（公告）號: CN106638594B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 劉杰;王連;楊炫璇;雷嵐;王飛;高進;高春雨;張羅送;蘭俊;彭麟顯
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E02D33/00;E02D17/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種快速確定最適膨脹劑含量添加的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：在圍巖（9）上相距一定距離任意鉆取n個直徑m和深度a相同的孔洞（10），進行孔洞編號，且保證孔洞完整無裂隙，并使用聲波測試儀測試各孔洞，根據波速對孔洞內部巖石進行分類；

步驟2：根據孔洞內部巖石分類初步確定膨脹性水泥漿體中膨脹劑的添加范圍，再根據錨固長度L計算出膨脹性水泥漿中各成分的質量，以x%的增量逐級遞增制成的不同含量的膨脹性水泥漿體；選擇長度為b的錨桿，在距離錨桿一頂端c處向另一端方向開始布置應變片，兩應變片間距為z；其中：L＜a；x取任意正數，根據工程需要精度取值；b＞a；

步驟3：將錨桿放入孔洞，用普通水泥漿灌注d深，待普通水泥漿初凝后，將不同膨脹劑含量的膨脹性水泥漿體分別注入有編號的孔洞，記錄不同編號孔洞所對應膨脹劑含量，并用剛性圓盤支撐架進行拖口封面；其中：d＜c；

步驟4：灌漿完畢后一段時間，接通壓力采集系統采集膨脹壓應力，對應記錄不同編號孔洞的膨脹壓應力數據，同時使用內窺鏡伸入孔洞觀察孔內壁是否出現裂紋，并記錄下不同編號孔洞的脹裂情況；

步驟5：根據步驟4測得數據繪制不同編號孔洞中應力-時間曲線圖，聯合內窺鏡觀察裂紋情況，初步確定最適膨脹劑水泥漿配合比的近似范圍；

步驟6：在步驟5確定的近似范圍內，使用二分法分多組后重復步驟1、2、3、4、5，得出最適膨脹劑水泥漿配合比，其中，每一次重復步驟中的x取值均要小于上回步驟中x的取值，且鉆孔數和試驗重復次數由工程精度要求確定；

所述步驟1具體操作過程為，在圍巖（9）上任意鉆取n個直徑m深a的孔洞（10），每兩孔洞相距2米，進行編號為1~n，且保證孔洞完整無裂隙，以便后面進行內窺鏡觀察及壓力采集數據不受影響；使用聲波測試儀測試各孔洞巖石，根據波速對孔洞內部巖石進行分類，再查文獻根據不同巖石的抗拉強度初步確定膨脹性水泥漿體中膨脹劑的添加范圍；

所述步驟2具體操作過程為，根據步驟1初步確定膨脹性水泥漿體中膨脹劑的添加范圍以x%的增量逐級遞增制成的不同含量的膨脹性水泥漿體，x的取值均為正數，且x%取值由工程精度需要確定，在工程中x%的取值都不會超過50%；根據孔洞深度選擇一根長度為b米的錨桿，錨桿伸出孔洞外是便于進行支護；距離錨桿一頂端c處開始布置應變片，c取值范圍在3cm~10cm，即在0到c的范圍內主要作用是用普通水泥漿將錨桿居中定位于孔洞中；兩應變片間距為z，根據工程實際需要精度確定；

所述步驟3具體操作過程為，將錨桿放入孔洞，用普通水泥漿灌注d深，d＜c是用普通水泥漿將錨桿居中定位于孔洞中；待普通水泥漿初凝后，將不同含量的膨脹性水泥漿體分別注入有編號的孔洞，漿體從里至外灌注，為避免水泥漿體傾落流出，使用剛性圓盤支撐架固定；所述剛性圓盤支撐架采用啞鈴狀裝置，所述啞鈴狀裝置由螺桿螺帽（5）、橡皮墊（6）、剛性圓盤（7）和圓環軸桿（8）構成，所述圓環軸桿（8）的兩端安裝有剛性圓盤（7），所述剛性圓盤（7）外端面安裝有橡皮墊（6），所述橡皮墊（6）的外層通過螺桿螺帽（5）固定安裝有外層剛性圓盤（7）；

所述步驟4具體操作過程為，采用壓力采集系統采集膨脹壓應力與內窺鏡觀察內壁脹裂情況相結合，是更加精確的判斷孔壁在不同膨脹劑含量下的脹裂情況，找到孔壁脹裂時所對應最小膨脹劑含量水泥漿一組作為范圍下限和未脹裂中最大膨脹劑含量水泥漿一組作為范圍上限，即初步確定最適膨脹劑水泥漿配合比的近似范圍；

所述步驟5具體操作過程為，根據步驟4測得的壓應力繪制不同編號孔洞中應力-時間曲線圖，按照曲線是否存在突然大幅度下降對所有應力-時間曲線圖進行分類，將存在突然大幅度下降分為第一組，沒有存在突然大幅度下降的分為第二組，對比內窺鏡觀察記錄的裂紋情況，然后在第一組中找出膨脹劑含量最低且已經出現裂紋的一個作為最適膨脹劑水泥漿配合比的近似范圍的下限，在第二組中找出膨脹劑含量最高且沒有出現裂紋的一個作為最適膨脹劑水泥漿配合比的近似范圍的上限，即可初步確定最適膨脹劑水泥漿配合比的近似范圍。

2.根據權利要求1所述的一種快速確定最適膨脹劑含量添加的方法，其特征在于：所述步驟6具體操作過程為，在步驟5確定的近似范圍內，使用二分法將初步確定的近似范圍分多組后重復步驟1、2、3、4、5，根據工程需要精度要求，最終確定最適膨脹劑水泥漿配合比；在每一回重復步驟2中的x取值均要小于上回步驟中x的取值，且鉆孔數和試驗重復次數由工程精度要求確定。

3.根據權利要求1所述的一種快速確定最適膨脹劑含量添加的方法，其特征在于：所述橡皮墊（6）的直徑比剛性圓盤（7）的直徑大0.5cm~2cm。