一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法，该装置包括设置在固定单元外的施压单元、与固定单元连接的注浆单元及与施压单元和注浆单元连接的控制单元；利用该装置对试块进行剪切激励增透注浆的方法为，通过操作控制面板，控制服务器操作施压单元对试块加载施压，对裂缝先后进行水玻璃稀释液注浆和MC

【技术实现步骤摘要】
一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法


[0001]本专利技术属于巷道围岩控制
，提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法，具体为利用剪切激励原理进行的可监测裂隙变化的深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法。

技术介绍

[0002]深部巷道围岩的破坏和失稳，通常是由于岩石开挖卸载后应力重分布诱发裂隙拓展贯通形成宏观破坏面引起的。深部巷道围压开挖后围岩的稳定性很大程度上取决于不连续裂隙的几何形态。针对紧密裂隙开度小、注浆困难的问题，目前虽已有学者采用一些立方形、圆柱形等劈裂试件对岩石材料的剪切激励增透问题进行研究，但是基本上都是小尺寸模型进行的，这种方法在进行试验时，普遍存在无法很好的还原巷道围岩开挖后裂隙的真实状况，并且一旦密封不好，则无法进行较高注浆压力下的试验，且对于试验过程难以监测。
[0003]申请号为CN201910783182.7的中国专利技术专利公开了临坡面岩体竖向裂隙注浆设计方法，其根据岩体竖向裂隙注浆模型，拟合建立裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系以及裂隙开度、单孔注浆量与扩散范围之间的关系；获取实际临坡面岩体的竖向裂隙和岩体的几何尺寸和实际岩体竖向裂隙面允许承受的最大膨胀压力；根据裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系，计算出单孔注浆量、注浆孔数以及注浆孔间距。该方法仅期望降低岩体竖向裂隙充填注浆的主观性，控制注浆操作。
[0004]因此有必要提出一种新的方法，使其能够简化密封过程，最大限度还原深部巷道围岩开挖后应力状态和紧密裂隙形态，并且可以准确监测到裂隙围岩增透注浆过程的试验方法及设备，最终确定和优化注浆时机、注浆压力等注浆参数。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中紧密裂隙开度小、注浆困难、无法很好的还原巷道围岩开挖后裂隙的真实状况的缺陷，从而提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其包括，固定单元，施压单元，注浆单元和控制单元；所述施压单元设置在所述固定单元外，所述注浆单元与所述固定单元连接，所述控制单元与所述施压单元和所述注浆单元连接；所述施压单元中，滑动加载侧板与侧向压头连接，设置在所述固定单元的水平方向，弹簧承压板与法向压头连接，设置在所述固定单元的垂直方向；所述滑动加载侧板的下端通过滑动滚轮、滚轮轴承、滚轮轨道与所述固定单元滑动连接。
[0007]优选的，所述注浆单元包括注浆设备、高强注浆管、注浆孔，所述高强注浆管的一端连接所述注浆设备，其另一端连接所述注浆孔。
[0008]优选的，所述注浆设备区分为第一注浆设备和第二注浆设备，分别向所述注浆孔注入水玻璃稀释液和MC-S双液浆。
[0009]优选的，所述控制单元包括传感器、控制面板和服务器，所述传感器与所述服务器电性连接，所述服务器和所述控制面板电性连接。
[0010]优选的，所述传感器包括法向位移、应力传感器、侧向位移、应力传感器、注浆压力传感器、裂隙应变传感器中的一种或几种。
[0011]优选的，所述注浆压力传感器区分为第一注浆压力传感器和第二注浆压力传感器，分别与所述第一注浆设备和所述第二注浆设备连接。
[0012]优选的，所述裂隙应变传感器与位移计连接，所述位移计与所述固定单元连接，监测所述固定单元中试块的裂隙的错动。
[0013]作为本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆方法，其包括，用水泥砂浆制作非贯通节理岩体，制作完成后进行养护，作为试块；将所述试块放入固定单元内进行剪切激励增透注浆；所述进行剪切激励增透注浆，其为先通过操作控制面板，控制服务器操作施压单元对试块加载施压，直到试块达到三维应力状态产生裂隙；通过操作控制面板，控制服务器操作第一注浆设备对裂隙进行水玻璃稀释液注浆，诱导岩石剪切增透；再通过操作控制面板，控制服务器操作第二注浆设备对裂隙进行超细水泥-水玻璃双液浆注浆。
[0014]本专利技术的有益效果：1)本专利技术中，该设备和方法，利用水玻璃稀释液的润滑性和达到三维应力状态试块的临界性，解决了紧密裂隙开度小、注浆困难的问题。
[0015]2)本专利技术中，试块安装后一面临空，模拟巷道开挖后的工况，可以清楚地监测到试块裂隙张开错动的过程，达到裂隙增透过程可监测化的目的，可以准确地记录下裂隙的张开增透过程。
[0016]3)本专利技术中，注浆管插入注浆孔后，利用氰基丙烯酸酯胶将橡胶带固定在裂隙四周，保证裂隙即使在错动的情况下也不会发生注浆液外漏的情况，达到高注浆压力的要求。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施方式的系统示意图；图2是本专利技术实施方式的剪切激励增透注浆试验装置示意图；图3为本专利技术所述的试块固定装置的俯视图；图4为本专利技术所述的试块固定装置的正视图；图5为本专利技术所述的试块固定装置的侧视图；图6为本专利技术所述的加压侧板的正视图；图7为本专利技术所用的预制裂缝的试块示意图；附图标记：19-固定单元：1-试块固定装置；20-施压单元：2-滑动加载侧板，3-弹簧承压板，4-法向压头，5-侧向压头；21-注浆单元：12-注浆设备，14-滑动滚轮，15-高强注浆管，16-滚轮轴承，17-注浆孔，18-滚轮轨道；
22-控制单元：6-法向位移、应力传感器，7-侧向位移、应力传感器，8-注浆压力传感器，9-裂隙应变传感器，10-位移计，11-控制面板，13-服务器，23-传感器。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0019]术语解释部分:本专利技术中所述的“高强注浆管”，“高强钢板”等中的“高强”是指只要注浆管和钢板等的强度可以承受试验所需的最大压力即可。
[0020]本专利技术中所述的“可监测化”是指在整个试验过程中裂隙被覆盖的条件下，裂隙张开和错动可监测。
[0021]实施例1如图1-7所示，本实施例提供了一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，该装置充分还原巷道围岩裂隙的形态，简化密封过程，并且可以清晰观察到裂隙以监测裂隙的扩展过程。具体的，该装置包括，固定单元19，施压单元20，注浆单元21和控制单元22，四者相互配合，构成了可控的试块裂缝模拟设备，并对产生的裂缝进行封堵，进行围岩注浆，保证注浆效果。具体的，施压单元20设置在固定单元19外，注浆单元21与固定单元19连接，控制单元22与施压单元20和注浆单元21连接，使用时，将试块放置在固定单元19内，施压单元20对试块进行施压从而产生裂缝，然后注浆单元21会对裂缝进行注浆，完成围岩注浆作业，保证注浆效果。在使用过程中，控制单元22对施压单元20和注浆单元21的作业进行控制，对裂缝的大小、注浆流程进行智能、精准的控制。
[0022]进一步的，施压单元20中，滑动加载侧板2与侧向压头5连接，设置在固定单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其特征在于：包括，固定单元（19），施压单元（20），注浆单元（21）和控制单元（22）；所述施压单元（20）设置在所述固定单元（19）外，所述注浆单元（21）与所述固定单元（19）连接，所述控制单元（22）与所述施压单元（20）和所述注浆单元（21）连接；所述施压单元（20）中，滑动加载侧板（2）与侧向压头（5）连接，设置在所述固定单元（19）的水平方向，弹簧承压板（3）与法向压头（4）连接，设置在所述固定单元（19）的垂直方向；所述滑动加载侧板（2）的下端通过滑动滚轮（14）、滚轮轴承（16）、滚轮轨道（18）与所述固定单元（19）滑动连接。2.如权利要求1所述的深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其特征在于：所述注浆单元（21）包括注浆设备（12）、高强注浆管（15）、注浆孔（17），所述高强注浆管（15）的一端连接所述注浆设备（12），其另一端连接所述注浆孔（17）。3.如权利要求2所述的深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其特征在于：所述注浆设备（12）区分为第一注浆设备（12a）和第二注浆设备（12b），分别向所述注浆孔（17）注入水玻璃稀释液和MC-S双液浆。4.如权利要求3所述的深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其特征在于：所述控制单元（22）包括传感器（23）、控制面板（11）和服务器（13），所述传感器（23）与所述服务器（13）电性连接，所述服务器（13）和所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭旭，王世成，孙盼盼，李丽超，孙德康，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：