[發明專利]一種漿脈?巖土交界面強度測試儀器及測試方法

在審

• 申請號: 201710054140.0
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106840848A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 李術才;劉建國;張霄;張慶松;藍雄東;楊騰;左金鑫;匡偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明涉及一種用于測試漿脈-巖土交界面強度的測試儀器，具體涉及一種可真實再現實際工程中的地應力條件，獲得漿脈-巖土交界面全時空強度變化曲線的測試裝置與測試方法。

背景技術

近年來，伴隨著我國高速鐵路、高速公路等水利水電工程的快速發展，大量地下工程展開建設，但是建設過程中突水涌泥現象頻發，造成了大量人員傷亡，財產損失。據統計，突水涌泥災害的發生頻率在地下工程事故中排在第二位，造成的經濟損失和人員傷亡排名第一位。

經過大量工程實踐證明，地下工程中的注漿技術能夠有效的對突水突泥災害進行治理，通過專用注漿管路，漿液通過一定壓力以滲透、充填、劈裂、壓密等形式進入軟弱破碎巖土體，從而達到改善巖土體物理力學參數及性能，從而保證地下工程的順利開挖。

其中劈裂注漿由于注漿壓力較大，對軟弱巖土體的改良效果較好，所以在工程注漿中廣泛應用。漿脈在高壓作用下將巖土體劈裂，形成漿脈骨架和漿液-巖土體交界面。其中漿脈-巖土體界面強度是衡量劈裂注漿效果的重要參數，是進行注漿方案設計的重要參考指標。建立一種可以再現真實工程地應力條件的漿液-巖土體交界面強度的測試儀器與測試方法是亟待解決的問題，能夠有效地填補此領域的技術空白。

目前的測試方法主要存在以下問題：

1、無法加載真實的地應力條件，界面強度主要在初步實驗的基礎上進行理論推導，誤差大，參考價值不強。

2、不能獲得漿脈-巖土體界面的全空間強度變化曲線，無法獲取必要的關鍵參數。

3、測試過程中，無法測得漿-巖界面的殘余強度，影響注漿方案設計。

4、無法定量的描述漿-巖界面的全破壞過程。

5、試驗過程中，主要采用人工加載，人工記錄的試驗手段，加載過程不穩定，不均勻，對實驗結果擾動較大。

發明內容

為解決現有技術存在的上述不足，本發明提供一種可加載不同地應力條件的漿脈-巖土交界面強度測試儀器及測試方法

為實現上述目的，本發明提供了一種可加載不同地應力條件的漿脈-巖土交界面強度測試儀器，采用如下技術方案：

可加載不同地應力條件的漿脈-巖土交界面強度測試儀器，包括支架，在所述的支架內設有試樣的上部裝載盒和下部裝載盒，在所述的上部裝載盒的頂部設有一個地應力加載模塊，且上部裝載盒的一側連接一個傳動軸，所述的傳動軸的端部通過一個后部持力頂頭支撐；在下部裝載盒的一側設有推動其相對上部裝載盒橫向移動的推進模塊；在上部裝載盒保持不動時，下部裝載盒移動產生對所述漿脈-巖土試樣的剪切；在所述的傳動軸上設有用于檢測橫向位移的位移傳感器I；在所述的推進模塊上設有用于檢測橫向剪切力的力傳感器I；在所述的地應力加載模塊上設有用于檢測地應力大小的力傳感器II和用于檢測豎向位移的位移傳感器II，所述的位移傳感器I、力傳感器I、力傳感器II、位移傳感器II、地應力加載模塊、推進模塊均與參數采集控制儀相連。

具體試驗如下：所述下部裝載盒在所述推進模塊的推動下產生橫向位移，所述上部裝載盒保持不動狀態，從而產生對所述漿脈-巖土試樣的剪切，測試其強度。所述參數采集控制模塊通過數據傳輸線與所述推進模塊，所述地應力加載模塊，所述漿脈-巖土體試樣裝載模塊相互連接。通過所述推進模塊進行橫向頂進，地應力加載模塊產生地應力加載，參數采集控制模塊進行數據采集與參數控制，實現不同地應力條件下的漿脈-巖土體交界面強度測試。

進一步的，所上部裝載盒和下部裝載盒上下對其設置，所述的下部裝載盒的底部底板在升降裝置的驅動下，可以升降；在所述的上部轉載盒的頂部卡裝有試樣蓋板，試樣蓋板在地應力加載模塊的驅動下上下運動。

所述高度調節裝置可進行自動高度調節，通過高度調節可將漿脈-巖土體交界面調整至所述上部裝載盒與下部裝載盒交界面處，從而能夠實現在漿脈-巖土體交界面上的剪切位移，測試其強度。

進一步的，所述的下部裝載盒安裝在一個底座內，所述底座的底部設有導向滑軌；導向滑軌由鋼珠進行導向，減小橫向剪應力的損失。

進一步的，傳動軸的兩側設有導向滑輪。

進一步的，所述的位移傳感器I、位移傳感器II為光纖傳感器。

進一步的，所述的推進模塊通過推進連桿與試樣裝載盒橫向連接，在推進模塊上安裝有力傳感器I。

進一步的，所述上部裝載盒和下部裝載盒組裝在一起后為外方內圓結構，其內部圓形直徑可根據試樣大小的不同進行更換調節。

進一步的，所述參數采集控制模塊通過USB傳輸方式與所述推進模塊，地應力加載模塊，漿脈-巖土體試樣裝載模塊相連接。