用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，包括基座、栅板、支撑板、岩体碎屑层、压力传感器；栅板包括第一栅板以及第二栅板，第一栅板以及第二栅板固定设置在基座上；支撑板包括第一支撑板以及第二支撑板，第一支撑板、第二支撑板分别与第一栅板、第二栅板连接；岩体碎屑层包括第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层，第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层分别附着在第一支撑板、第二支撑板；垫片嵌在第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层两端侧之间，第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层以及垫片围成竖向裂隙；压力传感器设置在支撑板上。可以模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性，确保注浆施工质量。

Device used to simulate the diffusion and expansion characteristics of grout in the vertical fracture of rock mass

【技术实现步骤摘要】
用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置
本专利技术涉及岩体加固
，尤其涉及用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置。
技术介绍
岩石由于在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，常常呈现出复合侵蚀模式。岩体通常发生块体状侵蚀存在大量竖向裂隙，裂隙构成了水流下渗的通道，在冻融循环和水侵蚀作用下，裂隙不断下切，裂隙面两侧咬合力丧失，使临坡面的砒砂岩块体与母体完全分离，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，形成块体状重力侵蚀。临坡面岩体崩塌常常会造成严重的后果，例如：公路两旁的临坡面岩体崩塌会造成公路中断，更甚至会危害行人的生命财产安全。以砒砂岩为例：我国鄂尔多斯高原地区分布着一种特殊泥沙岩—砒砂岩，面积约1.67万km2，其土壤侵蚀模数最高达76000t/km2.a。虽然砒砂岩区仅占黄土高原地区总面积的2.6％，但产沙量却占到整个黄土高原地区输入黄河粗泥沙的30％左右，是黄河中游水土保持工作的重点地区。导致高产沙量的主要原因在于砒砂岩特殊的岩性。由于颗粒间胶结程度差、结构强度低，蒙脱石含量高，遇水膨胀泥化，加上冻融循环作用，岩石结构极易遭到破坏，在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，呈现出复合侵蚀模式。其中重力侵蚀占总侵蚀量的30％以上，重力侵蚀产生的松散堆积物，是黄河中游土壤侵蚀产沙的主要来源。因此，加强对砒砂岩区重力侵蚀的治理，对于控制土壤侵蚀、减少入黄泥沙具有重要意义。重力侵蚀主要有泻溜、崩塌、滑塌等表现形式，其中以崩塌为主要形式的块体状重力侵蚀现象十分突出，其发生具有突然性，所产生的侵蚀量和破坏性往往比较大。通常发生块体状侵蚀的砒砂岩层中存在大量竖向裂隙，裂隙构成了水流下渗的通道，在冻融循环和水侵蚀作用下，裂隙不断下切，裂隙面两侧咬合力丧失，使临坡面的砒砂岩块体与母体完全分离，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，形成块体状重力侵蚀。通过注浆充填临坡面砒砂岩体中的竖向裂隙、从而封堵水流通道、避免水流下渗、阻止裂隙下切趋势，同时借助浆液固化后所产生的粘结力，使裂隙两侧岩块粘接在一起，从而提高临坡面岩块的稳定性、避免崩塌是防治块体状重力侵蚀的重要措施之一，然而由于砒砂岩岩性特殊，对水敏感，传统的注浆材料如水泥浆、水玻璃等，由于均以水作为溶剂或主要反应成分，会对砒砂岩结构造成破坏，使得加固效果被严重削弱甚至完全丧失加固作用。现有常常通过注入非水反应浆料，例如：高聚物浆液，浆液固化后所产生的粘结力，使裂隙两侧岩块粘接在一起，提高临坡面岩块的稳定性。同时由于高聚物浆液不以水作为溶剂或主要反应成分，因此不会对砒砂岩体结构产生附加侵蚀破坏。但是，在实际注浆施工过程中，高聚物具有自膨胀特性，浆液膨胀过程中会对裂隙面产生膨胀压力，在裂隙开度一定的情况下，如果单孔浆液注入量过多，将使裂隙面受到过大的膨胀压力，会导致临坡面砒砂岩块体倾覆，发生崩塌，因此需要合理控制浆液单孔注入量以避免对裂隙面产生过大的膨胀压力；另一方面，由于高聚物浆液反应速度快，一定量浆液从注浆孔注入后迅速膨胀固化，形成一定扩散范围，为保证从不同注浆孔注入的高聚物浆液固化后能够相互搭接，有效充填裂隙；即需要知道浆料在竖向裂隙中的扩散及膨胀特性。但是，现在的注浆主要依赖操作人员的经验，存在极大不确定性，主观性强，难以保证注浆施工质量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，本装置可以模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性，然后通过模拟得到的扩散及膨胀特性数据指导实际注浆，为岩体竖向裂隙注浆参数合理设计奠定基础，从而实现注浆参数科学化和精细化，确保注浆施工质量。一种用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，包括基座、栅板、支撑板、用于模拟岩体岩裂隙表面状态的岩体碎屑层、用于调节裂隙开度的垫片以及用于量测浆液对岩体碎屑层壁面膨胀压力的压力传感器；所述栅板包括第一栅板以及第二栅板，所述第一栅板以及第二栅板固定设置在基座上；所述支撑板包括第一支撑板以及第二支撑板，所述第一支撑板、第二支撑板分别与第一栅板、第二栅板连接；所述岩体碎屑层包括第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层分别附着在第一支撑板、第二支撑板；所述垫片嵌在第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层两端侧之间，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层以及垫片围成竖向裂隙；所述压力传感器设置在支撑板上。优选地，所述第一栅板与第二栅板固定连接。优选地，所述第一栅板与第二栅板通过螺栓固定连接。优选地，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层通过粘合剂分别附着在第一支撑板、第二支撑板。优选地，所述岩体碎屑层中的岩体碎屑为待测的目标岩体碎屑，所述岩体为砒砂岩体。优选地，所述栅板上开有注浆孔，所述注浆孔横向依次贯穿栅板、支撑板以及岩体碎屑层与竖向裂隙连通。优选地，所述注浆孔设置在靠近底座端的栅板下端部。优选地，所述支撑板为亚克力支撑板。优选地，所述压力传感器为多个，多个压力传感器均匀分布在支撑板上。优选地，所述多个压力传感器均匀分布在支撑板上，并穿透岩体碎屑层与岩体碎屑层表面平齐。本专利技术提供了用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，本装置可以模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性，然后通过模拟得到的扩散及膨胀特性数据指导实际注浆，为岩体竖向裂隙注浆参数合理设计奠定基础，从而实现注浆参数科学化和精细化，确保注浆施工质量；且本装置结构简单，便于组装拆卸，测试过程操作简便、快捷，可以模拟测试不同裂隙开度、不同注浆量、不同浆液在不同岩体竖向裂隙中的扩散特性和膨胀压力特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例的效果表征图，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他的附图。图1为用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性装置的左视半剖图；图2为用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性装置的主视图；图3为用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性装置的俯视图；图4为用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性装置的立体图。附图标记11基座12栅板13支撑板14岩体碎屑层15注浆孔16螺栓17垫片18压力传感器121第一栅板122第二栅板131第一支撑板132第二支撑板141第一岩体碎屑层142第二岩体碎屑层具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。请参看图1、图2、图3以及图4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，其特征在于，包括基座、栅板、支撑板、用于模拟岩体岩裂隙表面状态的岩体碎屑层、用于调节裂隙开度的垫片以及用于量测浆液对岩体碎屑层壁面膨胀压力的压力传感器；所述栅板包括第一栅板以及第二栅板，所述第一栅板以及第二栅板固定设置在基座上；所述支撑板包括第一支撑板以及第二支撑板，所述第一支撑板、第二支撑板分别与第一栅板、第二栅板连接；所述岩体碎屑层包括第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层分别附着在第一支撑板、第二支撑板；所述垫片嵌在第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层两端侧之间，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层以及垫片围成竖向裂隙；所述压力传感器设置在支撑板上。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟浆液在岩体竖向裂隙中扩散及膨胀特性的装置，其特征在于，包括基座、栅板、支撑板、用于模拟岩体岩裂隙表面状态的岩体碎屑层、用于调节裂隙开度的垫片以及用于量测浆液对岩体碎屑层壁面膨胀压力的压力传感器；所述栅板包括第一栅板以及第二栅板，所述第一栅板以及第二栅板固定设置在基座上；所述支撑板包括第一支撑板以及第二支撑板，所述第一支撑板、第二支撑板分别与第一栅板、第二栅板连接；所述岩体碎屑层包括第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层分别附着在第一支撑板、第二支撑板；所述垫片嵌在第一岩体碎屑层以及第二岩体碎屑层两端侧之间，所述第一岩体碎屑层、第二岩体碎屑层以及垫片围成竖向裂隙；所述压力传感器设置在支撑板上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一栅板与第二栅板固定连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，钟燕辉，张蓓，赵鹏，胡冶耐，
申请(专利权)人：郑州大学，郑州安源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41