[發明專利]基于透明巖體的無機注漿材料擴散試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110241623.8
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113049449A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 吳昌泉;王朋飛;劉鎮書;陳可夯;張建利;張新華;張海龍;高夢男;王天平;郝晨良;劉佳男;祝壯
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N1/28;G01N1/36;G01N1/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種基于透明巖體的無機注漿材料擴散試驗裝置及方法。該試驗裝置包括透明巖體材料加工裝置、加載裝置、監測裝置、鉆孔裝置、注漿裝置；加載裝置為多場耦合微機電液伺服巖體三軸壓力機；監測裝置包括聲發射檢測裝置、低電阻測試儀、高速攝相機、聚乙烯絕緣板、導電銅片、聲發射探頭、導線、數據處理器、計算機；鉆孔裝置；注漿裝置。本發明利用材料的透明特性，通過透明巖體觀察到注漿材料在其巖體內的擴散方式，克服了巖體內部無法觀察到的黑箱問題；改善了通過聲發射或CT掃描等監測設備在信息轉換過程中的失真問題，實現了對無機漿液圍巖內部擴散機理的研究。

技術領域

本發明涉及一種基于透明巖體的無機注漿材料擴散試驗裝置及方法，屬于注漿試驗設備技術領域。

背景技術

目前井下礦產資源開采、隧道建設等工程活動均需要開掘巷道，當巖溶水或裂隙水達到一定壓力時，則可能出現突水、涌泥災害，影響施工工期甚至威脅施工人員的安全。工程上通常采用注漿法防治隧道突水、涌泥災害。無機注漿材料作為用途最廣的注漿材料，它的原材料來源廣泛、便宜、加工方便，在注漿領域有相當大的重要性。

無機注漿材料多為顆粒型注漿材料，適用于大一些的裂縫注漿使用，像破碎圍巖注漿，錨固注漿等。然而我們對于其在破碎圍巖中的擴散方式并沒有完全研究透徹，目前主要通過理論分析、實驗室相似模擬實驗、數值模擬以及現場實測等。理論分析方法與數值模擬實驗由于模型簡化常常導致與實際情況有較大偏差，而常規的相似模擬實驗與現場實測手段均無法觀察到圍巖的內部裂隙變化，更無法準確獲得注漿材料在圍巖中的擴散方式，這些因素均限制了注漿加固技術的研究與發展。

發明內容

本發明旨在提供一種基于透明巖體的無機注漿材料擴散試驗裝置及方法。

本試驗裝置及方法利用了材料的透明特性，通過透明巖體觀察到注漿材料在其巖體內的擴散方式，克服了巖體內部無法觀察到的黑箱問題；改善了通過聲發射或CT掃描等監測設備在信息轉換過程中的失真問題，實現了對無機漿液圍巖內部擴散機理的研究。

本發明提供了一種基于透明巖體的無機注漿材料擴散試驗裝置，包括透明巖體材料加工裝置、加載裝置、監測裝置、鉆孔裝置、注漿裝置、固定連接裝置；

所述透明巖體材料加工裝置，包括框型試驗臺壁和壓力機，壓力機通過支柱固定在底面的水平鋼板上；壓力機為兩柱式壓力機；試驗臺底面為一個水平的鋼鐵底板，在底板中心設有一個橫截面為正方形的固定鋼板，固定鋼板中部為空心結構，空心結構的截面為正方形截面，用于固定框型試驗臺壁；所述框型試驗臺壁包括左右兩側板壁和前后兩側板壁，二者通過正反鎖固定，四塊板壁圍成一個截面為正方形的空間；固定鋼板通過4個螺絲扣固定在底部的水平底板上；四塊板壁分為兩兩一組，其中一組設置正鎖扣，另一組設置反鎖扣，通過正反鎖將四塊板壁鎖死；

所述加載裝置為多場耦合微機電液伺服巖體三軸壓力機；

所述監測裝置包括聲發射檢測裝置、低電阻測試儀、高速攝相機、聚乙烯絕緣板、導電銅片、聲發射探頭、導線、數據處理器和計算機；透明巖體模型位于加載裝置三軸壓力機的上、下壓板之間，在壓力機的下壓板上方墊上聚乙烯絕緣板，在透明巖體模型上、下端面貼有導電銅片，透明巖體模型放置到聚乙烯絕緣板上，在透明巖體模型上方設置同樣的聚乙烯絕緣板；低電阻測試儀、高速攝像機放置在壓力機前方，導電銅片與低電阻測試儀進行連接，將聲發射探頭與四棱柱透明巖體模型用AB膠連接，聲發射探頭另一端與聲發射檢測裝置相連，然后與數據處理器及計算機相連接；

所述鉆孔裝置，為一根T型薄鋼管；

所述注漿裝置，采用無機注漿材料注漿裝置；注漿裝置包括：A液槽、B液槽、攪拌機、閥門、泥漿泵、輸漿管，注漿管；A、B液槽上方均設置可拆卸的蓋子；A液槽、B液槽與攪拌機相連，A、B液槽與攪拌機之間設置閥門；攪拌機通過管道與泥漿泵相連，兩者之間設置閥門；輸漿管與泥漿泵相連；輸漿管另一端與注漿管相連。