一种隧道断层泥注浆加固实验系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开一种隧道断层泥注浆加固实验系统，涉及岩土与地质工程技术领域，能够模拟隧道断层泥注浆加固环境。包括：注浆泵及隧道断层模拟腔体，所述注浆泵为手动注浆泵，所述隧道断层模拟腔体由钢板制作成圆筒形结构，在所述圆筒体结构第一端设有承压板，在所述圆筒体结构第二端设有顶板，在所述顶板上设有注浆口，在所述腔体中设有传力轴，在所述传力轴的下端液压千斤顶，在所述传力轴到液压千斤顶的路径上还设有压力传感器，在所述腔体周围还设有高强螺杆，所述高强螺杆一端固定于所述承压板上，另一端固定于所述顶板上。本实用新型专利技术适用于采煤、采矿或隧道开挖中存在的影响断层泥注浆加固因素的理论研究中。

An experimental system for grouting reinforcement of tunnel fault gouge

【技术实现步骤摘要】
一种隧道断层泥注浆加固实验系统
本技术涉及岩土与地质工程
，尤其涉及一种隧道断层泥注浆加固实验系统。
技术介绍
断层是造成隧道突水、突泥灾害的主要地质灾害源之一，是隧道安全修建和运营的关键控制地质因素，目前国内外多采用注浆加固方法对断层进行修复整治，但受限于断层规模、胶结充填状况、水文地质条件等的各向异性和复杂性，注浆加固机理的实验研究远滞后于工程实践。由于缺少一种模拟隧道断层泥注浆加固环境的实验系统，很少有针对隧道断层泥注浆加固开展的实验研究。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供一种隧道断层泥注浆加固实验系统，能够模拟隧道断层泥注浆加固环境，从而为开展隧道断层泥注浆加固实验研究提供条件。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术实施例提供一种隧道断层注浆泥加固实验系统，包括：注浆泵及隧道断层模拟腔体，所述注浆泵为手动注浆泵，所述隧道断层模拟腔体由钢板制作成圆筒形结构，所述隧道断层模拟腔体的壁厚25mm、内径184mm及高400mm，有效填充高度为380mm，在所述圆筒体结构第一端设有承压板，在所述圆筒体结构第二端设有顶板，在所述顶板上设有注浆口，在所述腔体中设有传力轴，在所述传力轴的下端液压千斤顶，在所述传力轴到液压千斤顶的路径上还设有压力传感器，在所述腔体周围还设有高强螺杆，所述高强螺杆一端固定于所述承压板上，另一端固定于所述顶板上；所述注浆泵与所述注浆口连接，在所述注浆口设有单向阀，所述注浆泵通过所述注浆口向所述腔体内注浆以模拟隧道断层注浆加固环境。优选地，所述系统还包括数据处理器，所述压力传感器与所述数据处理器电连接。优选地，在所述隧道断层模拟腔体上方还设有图像采集装置。本技术实施例一种隧道断层泥注浆加固实验系统，通过利用所述注浆泵通过所述注浆口向所述腔体内注浆，能够模拟出隧道断层注浆加固环境，从而为开展隧道断层泥注浆加固实验研究提供条件。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术实施例一种隧道断层泥注浆加固正交实验分析方法流程示意图；图2为隧道断层泥注浆加固前电镜扫描组织结构示意图；图3为隧道断层泥注浆加固后电镜扫描组织结构示意图；图4为本实施例提供的隧道断层泥注浆加固实验系统一实施例结构示意图；图5为图4的俯视图。具体实施方式下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。参看图1所示，本技术实施例提供一种隧道断层泥注浆加固正交实验分析方法，主要应用于采煤、采矿或隧道开挖中存在的影响断层泥注浆加固因素的理论研究中，并根据分析结果指导隧道断层注浆加固整治工程实践。所述隧道断层泥注浆加固正交实验分析方法包括步骤：选取三个水平的被注介质模拟不同孔隙率的断层泥；制作注浆材料，包括制作第一注浆材料、第二注浆材料及第三注浆材料；所述第一注浆材料包括：100份水泥、3份钠基膨润土、1.3份减水剂；所述第二注浆材料包括：60份水泥、40份粉煤灰、3份钠基膨润土及1.3份减水剂；所述第三注浆材料包括：60份水泥、25份粉煤灰、15份矿渣、3份钠基膨润土及1.3份减水剂；将所述被注介质分别模拟出三个不同的第一隧道断层构造环境在室温条件下静置7天；用朝阳GAW-1000万能试验机对所述三个不同的第一隧道构造环境分别在三个压力水平下进行单轴压缩试验；采集在三个压力水平分别对应的三个第一隧道构造环境下的正交实验中的第一抗压强度数据；在所述第一隧道断层构造环境中插入注浆导管；利用注浆加固实验系统将上述三种注浆材料通过所述注浆导管注入隧道断层中，对第一隧道断层注浆加固形成注浆加固体，并在室温条件下静置7天；对不同的注浆加固体重复上述单轴压缩试验，并采集在三个压力水平分别对应的三个注浆加固体的正交实验中的第二抗压强度数据；根据所述第一抗压强度数据及第二抗压强度数据分别计算出三压力水平-三注浆材料水平及三被注介质水平正交实验下的注浆加固前后的平均抗压强度数据；根据所述平均抗压强度数据分析影响断层泥注浆加固效果的因素。可以理解的是，断层泥指未固结或弱固结的泥状岩石，发育在地壳浅层脆性断层带中，呈各种彩色条带平行断层面展布，带宽由几毫米至数十米，基本无自稳能力，易发生突水、突泥地质灾害问题，涌出的淤泥严重阻碍隧道施工的正常进行。对于断层泥的注浆加固通常还停留在依靠经验指导工程实践阶段，很少有对断层泥的注浆加固进行理论研究。本实施例中，可以理解的是，为了准确研究断层泥自身的性质，例如疏密度、孔隙率等对注浆加固效果的影响，所述被注介质选择隧道涌泥原状土，以真实模拟隧道断层泥的性状，本实施例中选取了三个水平的被注介质，其中，三个水平可以理解成三种性状。作为一可选实施例，所述所述被注介质干密度为1.45g/cm3(致密型)，1.21g/cm3(中密型)和1.07g/cm3(松散型)的隧道涌泥原状土，所述原状土的基本性质为：最优含水率为23.1％，最大干密度为1.7g/cm3，液限为48.3％，塑限为25.6％及塑形指数为22.7％，其中液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率；塑性指数是表征细粒土特性的一个参数，塑性指数＝液限-塑限。本实施例中，在制作注浆材料时发现：随着减水剂的加入，浆液的流动性将有所增大，因此，为了确定最佳减水剂添加量，通过实验得出：当掺量小于1％的时候，浆液流动性增大速率较快，能达到较大值，继续增加掺量，尽管流动性继续增大，但变化速率较小。本实施例中，根据实际情况在减水剂掺量1％的基础上，根据减水剂的效果，作出调整，选用最佳掺量1.3％。通过实验对比得出：在上述三种注浆材料在加入上述掺量的减水剂后，A浆液的流动度均有显著增加，流动性得到显著改善，流动度增大幅度约为43％-45％左右。本实施例中，作为一可选实施例，所示三个注浆压力水平分别为：2.5、2.0和1.5MPa。本实施例中，利用三因素-三水平正交实验分析法，对隧道断层泥注浆加固进行分析，能够确定出影响断层泥注浆加固效果的因素，从而为隧道泥注浆加固的工程实践中的注浆参数的选取提供重要依据，以指导隧道断层注浆加固整治工程实践。本实施例中，作为一可选实施例，在所述根据所述第一抗压强度数据及第二抗压强度数据分别计算出三压力水平-三注浆材料水平及三被注介质水平正交实验下的注浆加固前后的平均抗压强度数据之后包括：根据所述平均抗压强度数据绘制应力-应变曲线图；根据所述曲线图确定注浆压力值。本实施例中，作为另一可选实施例，在所述根据所述第一抗压强度数据及第二抗压强度数据分别计算出三压力水平-三注浆材料水平及三被注介质水平正交实验下的注浆加固前后的平均抗压强度数据之后还包括：绘制正交数据计算表；将所述平均抗压强度数据导入到正交数据计算表；计算不同的被注介质、注浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道断层泥注浆加固实验系统，其特征在于，包括：注浆泵及隧道断层模拟腔体，所述注浆泵为手动注浆泵，所述隧道断层模拟腔体由钢板制作成圆筒形结构，所述隧道断层模拟腔体的壁厚25mm、内径184mm及高400mm，有效填充高度为380mm，在所述圆筒体结构第一端设有承压板，在所述圆筒体结构第二端设有顶板，在所述顶板上设有注浆口，在所述腔体中设有传力轴，在所述传力轴的下端液压千斤顶，在所述传力轴到液压千斤顶的路径上还设有压力传感器，在所述腔体周围还设有高强螺杆，所述高强螺杆一端固定于所述承压板上，另一端固定于所述顶板上；所述注浆泵与所述注浆口连接，在所述注浆口设有单向阀，所述注浆泵通过所述注浆口向所述腔体内注浆以模拟隧道断层注浆加固环境。

【技术特征摘要】
1.一种隧道断层泥注浆加固实验系统，其特征在于，包括：注浆泵及隧道断层模拟腔体，所述注浆泵为手动注浆泵，所述隧道断层模拟腔体由钢板制作成圆筒形结构，所述隧道断层模拟腔体的壁厚25mm、内径184mm及高400mm，有效填充高度为380mm，在所述圆筒体结构第一端设有承压板，在所述圆筒体结构第二端设有顶板，在所述顶板上设有注浆口，在所述腔体中设有传力轴，在所述传力轴的下端液压千斤顶，在所述传力轴到液压千斤顶的路径上还设有压力传感器，在所述腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，翁小川，王伟，陈敏，田佳，林晓，王仁明，盛永东，汤宇，杨文龙，李秀君，申百屯，陈拥军，李波，
申请(专利权)人：高军，
类型：新型
国别省市：北京,11