【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，属于模拟注浆实验模型。
技术介绍
1、近年来，交通、水利以及矿山工程随着经济的发展而快速发展，尤其是随着浅部矿产资源的消耗，以及深部找矿技术的突破，深部采矿需求日益增长，然而地下工程建设面临更加复杂苛刻的水文地质环境，比如高地应力、高水压以及高地温，极易导致突水突泥、塌方等重大地质灾害，对工程防水要求逐步提高。针对以上地质灾害通常会采用渗透注浆加固方法来提高多孔介质的力学性能，使其满足工程需求。渗透注浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，进而增强岩体强度和稳定性，达到岩土体堵水、加固的效果。但是深部岩层在动水条件下的渗透注浆过程是浆液、水、多孔介质的动态耦合作用过程，而浆液以及被注岩土介质性质复杂。
2、现阶段深部地层富水碎裂岩体渗透注浆封堵和加固存在的技术难题有：(1)注浆位置具有不稳定性，地质勘察困难。(2)深部地层碎裂岩体具有高地应力和高水压的特点，容易发生突水突泥、塌方等重大地质灾害。(3)深部地层碎裂岩体具有高地温的特点，渗透注浆加固时浆液扩散容易受高温影响，进而影响加固后碎裂岩体的力学性能。(4)深部地层碎裂岩体渗透注浆过程为浆液、水、多孔介质的动态耦合过程，浆液以及被注岩土介质性质复杂，且很难同时准确模拟深部地层碎裂岩体所具有的高地应力、高水压以及高地温的特点。
3、根据现阶段的地质注浆模拟试验装置存在以下不足之处：深部地层采矿工程经常受到高水压以及高地温的影响，一般模型装置无法做到模拟高地
4、目前暂无完善的高聚物在富水碎裂岩体中考虑浆液粘度时空变化的渗透注浆模型，注浆设计主要依靠工程经验。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：针对现有装置不能真实模拟深部地层岩体的不足，提供一种深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置。
2、本专利技术采用如下技术方案实现：
3、深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，包括：
4、容纳碎裂岩体的岩体舱室1，
5、模拟深部地层地温的高地温加热炉2，
6、模拟深部地层压力的地应力加载系统3，
7、模拟动水条件的动水控制系统，以及注浆系统；
8、所述岩体舱室1固定在高地温加热炉2内部，所述地应力加载系统3对岩体舱室1内部碎裂岩体进行施压，所述岩体舱室1一端设置进水管51与动水控制系统连接，另一端设置出水管61连接水箱，所述岩体舱室1上还设有注浆接口，通过注浆管路41从高地温加热炉2引出与注浆系统连接，模拟深部地层富水碎裂岩体注浆过程。
9、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述岩体舱室1上嵌装有若干组流量计701和压力传感器702，所述流量计701和压力传感器702通过数据传输线路71引出连接至监测与数据采集端700。本实施例的流量计701采用超声波管道流量计，压力传感器702采用岩土高压光纤压力传感器。
10、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述岩体舱室1为横置的圆筒结构，包括上半筒体11和下半筒体12，所述上半筒体11和下半筒体12为相向的半圆柱筒体，相互扣合拼接成完整圆筒体，所述上半筒体11和下半筒体12在圆周方向上设有相互吻合的定位卡槽102。
11、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述地应力加载系统3包括轴压加载油缸32和围压加载油缸33，所述轴压加载油缸32布置在岩体舱室1的圆筒端面，与滑动装配于岩体舱室筒体内壁的轴压活塞15连接，所述围压加载油缸33与抱箍在岩体舱室1圆周外壁的围压加载环连接，所述围压加载环沿岩体舱室1的轴向布置若干组，若干组围压加载油缸33与围压加载环一一连接；
12、所述轴压加载油缸32和围压加载油缸33通过液压管路与地应力模拟控制端300的油泵驱动连接。
13、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述围压加载环包括上半围压加载环13和下半围压加载环14，所述上半围压加载环13和下半围压加载环14分别对应嵌装在上半筒体11和下半筒体12外周，在上半筒体11和下半筒体12扣合的状态下对接成完整围压加载环；
14、所述围压加载油缸33分别从上半围压加载环13和下半围压加载环14两侧相向施压，所述上半围压加载环13和下半围压加载环14对接处通过可调螺纹件锁紧。
15、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述岩体舱室1端面的轴压活塞15上设有引出进水管、出水管的进出通道151，所述轴压加载油缸32通过筒形的轴压加载板16与轴压活塞15连接。
16、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述岩体舱室1通过加载机架34置于高地温加热炉2内，所述轴压加载油缸32和围压加载油缸33固定设置在高地温加热炉外，油缸伸缩端伸入高地温加热炉内分别与轴压活塞和围压加载环连接。
17、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述高地温加热炉2两端设有用于地应力液压管路、进水管、出水管和数据传输线路引出的进出口；
18、炉盖上设有用于岩体舱室注浆管路引出的注浆接口；
19、炉盖顶部设有透明观察窗。
20、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述动水控制系统还包括连接进水管的恒压水泵，所述进水管51旁接地应力加载系统的冷却水管路，通过动水控制系统的供水对地应力加载系统液压系统进行冷却。
21、在本专利技术的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置中，进一步的，所述注浆系统包括注浆管路外接的储浆桶42，所述储浆桶42与注浆泵43连接。
22、本专利技术与现有的岩土注浆实验装置相比，具有如下有益效果：
23、(1)以往岩土注浆加固模型只能研究普通的富水砂层注浆加固，只考虑多孔介质为孔隙；或通过裂隙模型只考虑被注介质为裂隙介质，并未考虑多孔介质是裂隙与孔隙并存的，与实际工况相差很大。本专利技术构建了深部地层富水碎裂岩体地层，根据实际工况中颗粒级配进行模拟。
24、(2)实际深部地层富水碎裂岩体经过数年的高地应力、高水压冲刷形成较稳定的岩体结构，一般注浆加固模型试验装置未考虑这一影响因素。本专利技术综合考虑了实际工况中碎裂岩体质量分形维数以及稳定状态，碎裂岩体稳定状态通过应力加载系统及动水控制系统进行模拟，有效实现以上整体耦合作用下对深部地层富水碎裂岩体的模拟。
25、(3)深部地层采矿等地下工程经常受到高地应力、高水压以及高地温等的影响，一般装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)上嵌装有若干组流量计(701)和压力传感器(702)，所述流量计(701)和压力传感器(702)通过数据传输线路(71)引出连接至监测与数据采集端(700)。
3.根据权利要求1所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)为横置的圆筒结构，包括上半筒体(11)和下半筒体(12)，所述上半筒体(11)和下半筒体(12)为相向的半圆柱筒体，相互扣合拼接成完整圆筒体，所述上半筒体(11)和下半筒体(12)在圆周方向上设有相互吻合的定位卡槽(102)。
4.根据权利要求3所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述地应力加载系统(3)包括轴压加载油缸(32)和围压加载油缸(33)，所述轴压加载油缸(32)布置在岩体舱室(1)的圆筒端面，与滑动装配于岩体舱室筒体内壁的轴压活塞(15)连接，所述围压加载油缸(33)与抱箍在岩体舱室(1)圆周外壁的围压加载环连接，所述围压加载环沿岩体
5.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述围压加载环包括上半围压加载环(13)和下半围压加载环(14)，所述上半围压加载环(13)和下半围压加载环(14)分别对应嵌装在上半筒体(11)和下半筒体(12)外周，在上半筒体(11)和下半筒体(12)扣合的状态下对接成完整围压加载环；
6.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)端面的轴压活塞(15)上设有引出进水管、出水管的进出通道(151)，所述轴压加载油缸(32)通过筒形的轴压加载板(16)与轴压活塞(15)连接。
7.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)通过加载机架(34)置于高地温加热炉(2)内，所述轴压加载油缸(32)和围压加载油缸(33)固定设置在高地温加热炉(2)外，油缸伸缩端伸入高地温加热炉内分别与轴压活塞和围压加载环连接。
8.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述高地温加热炉(2)两端设有用于地应力液压管路、进水管、出水管和数据传输线路引出的进出口；
9.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述动水控制系统还包括连接进水管的恒压水泵，所述进水管(51)旁接地应力加载系统的冷却水管路，通过动水控制系统的供水对地应力加载系统液压系统进行冷却。
10.根据权利要求1所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述注浆系统包括注浆管路外接的储浆桶(42)，所述储浆桶(42)与注浆泵(43)连接。
...【技术特征摘要】
1.深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)上嵌装有若干组流量计(701)和压力传感器(702)，所述流量计(701)和压力传感器(702)通过数据传输线路(71)引出连接至监测与数据采集端(700)。
3.根据权利要求1所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述岩体舱室(1)为横置的圆筒结构，包括上半筒体(11)和下半筒体(12)，所述上半筒体(11)和下半筒体(12)为相向的半圆柱筒体，相互扣合拼接成完整圆筒体，所述上半筒体(11)和下半筒体(12)在圆周方向上设有相互吻合的定位卡槽(102)。
4.根据权利要求3所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述地应力加载系统(3)包括轴压加载油缸(32)和围压加载油缸(33)，所述轴压加载油缸(32)布置在岩体舱室(1)的圆筒端面，与滑动装配于岩体舱室筒体内壁的轴压活塞(15)连接，所述围压加载油缸(33)与抱箍在岩体舱室(1)圆周外壁的围压加载环连接，所述围压加载环沿岩体舱室(1)的轴向布置若干组，若干组围压加载油缸(33)与围压加载环一一连接；
5.根据权利要求4所述的深部地层富水碎裂岩体注浆扩散机理试验装置，所述围压加载环包括上半围压加载环(13)和下半围压加载环(14)，所述上半围压加载环(13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜雪明，孟欣欣，方宏远，杨征，薛冰寒，赵小华，狄丹阳，李斌，翟科杰，孙明明，杜明瑞，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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