【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石力学试验设备，具体涉及一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统。
技术介绍
1、当下我国已成为世界上地下工程建设规模、难度和数量最大的国家。随着国民经济的快速发展，许多在建和即将新建的地下工程不断走向深部。研究岩石在三维地应力、温度、流体作用下的破裂演化过程是地下工程领域的前沿问题，深入了解岩石在三维地应力状态下经温度、流体作用后的力学及物理特性对于地下工程建设、深部能源开发具有重大意义。
2、劈裂注浆是指在钻孔内进行高压注浆，当注浆压力超过岩土体承载能力时岩土体会产生裂缝。而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。岩土体经劈裂注浆后原有的应力平衡被破坏并产生新的应力平衡同时地层中的原有裂隙及注浆产生裂隙被浆液填充大大提升了岩土体的整体性以及抗渗能力。
3、因此，探究劈裂注浆对于岩土体力学性能的提升效果，明确劈裂注浆对于岩土体力学性能的改善机理对于指导地下工程实践具有重大意义。基于此，有必要设计一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于提供一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，以解决现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
3、一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，包括真三轴加载系统、自动装料系统、钻注系统、动力系统和控制系统，所述控制系统分别与所述真三轴加载系统、自动装料系统、
4、所述真三轴加载系统包括反力框架、加载仓、x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统，所述反力框架固定设置于地面上，所述加载仓设置于所述反力框架的顶部，所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统分别用于对所述加载仓内部的试样进行x轴方向、y轴方向和z轴方向的加载；
5、所述自动装料系统和所述钻注系统均设置于所述反力框架的顶部，所述自动装料系统和y轴加载系统分别位于所述加载仓相对的两侧，所述钻注系统和所述x轴加载系统分别位于所述加载仓相对的两侧。
6、进一步的，所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统均包括加载油缸、活塞加长杆、导向架、加载板、位移传感器和压力传感器，所述x轴加载系统和y轴加载系统的加载油缸固定设置于所述反力框架的顶部，所述z轴加载系统的加载油缸通过固定架与所述反力框架固定连接，所述活塞加长杆连接于所述加载油缸的输出端，所述加载板连接于所述活塞加长杆的输出端，所述导向架位于所述加载油缸和试样之间，所述加载板与所述导向架滑动连接，所述位移传感器固定设置于所述活塞加长杆的侧部，且所述位移传感器的一端部与所述加载板抵接，所述压力传感器固定设置于所述活塞加长杆的端部，所述压力传感器的另一端与所述加载板抵接。
7、进一步的，所述加载仓为立方体结构，所述加载仓的底部封闭，所述加载仓与所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统对应的一侧均设有加载孔，所述加载仓与所述自动装料系统对应的一侧设有装料孔，所述加载仓与所述钻注系统对应的一侧设有钻注孔，所述加载孔、装料孔和钻注孔的轴心与所述加载仓对应面的轴心一致。
8、进一步的，所述加载板的截面为方形。
9、进一步的，所述加载仓内设有垫块，三个所述垫块分别布设在所述加载仓的底部、所述x轴加载系统相对的一侧和所述y轴加载系统相对的一侧，所述x轴加载系统相对一侧的垫块和所述y轴加载系统相对一侧垫块上分别设有水路通孔和填料通孔。
10、进一步的，所述加载仓内还设有加热箱，所述加热箱位于所述加载仓底部的垫块上，所述加热箱为立方体结构，所述加热箱的六个面上均布设有温度传感器和加热元件，所述加热箱的四个侧面和顶面均设有保温隔板，所述保温隔板为开关式结构且其截面形状与所述加载板截面形状相同。
11、进一步的，所述加热箱内设有夹持块，所述夹持块为立方体结构，所述夹持块与所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统相对应的侧面均设有加载连接块，所述夹持块与所述自动装料系统和所述钻注系统相对应的侧面均设有开口，所述开口处螺纹连接有拆卸盖。
12、进一步的，所述自动装料系统包括推进油缸、推进轴、推进导轨和试样托盘，所述推进油缸和推进导轨均设置于所述反力框架上，所述推进导轨位于所述推进油缸和所述加载仓之间，所述推进轴连接于所述推进油缸的输出端，所述试样托盘连接于所述推进轴的输出端，且所述试样托盘滑动设置于所述推进导轨上。
13、进一步的，所述钻注系统包括钻注一体化动力头、动力头托架和动力头滑轨，所述反力框架上设有固定框架，所述动力头滑轨设置于所述固定框架与所述加载仓之间，所述动力头托架滑动设置于所述动力头滑轨上，所述钻注一体化动力头滑动设置于所述动力头托架上，所述钻注一体化动力头和所述动力头托架均由所述动力系统驱动。
14、进一步的，所述钻注一体化动力头包括成孔动力头和注浆动力头，所述成孔动力头和注浆动力头并列布设在所述动力头托架上。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、系统整体自动化程度高，可以大幅提升实验效率，能实现自动填料和劈裂注浆；可实现钻注一体化，可对注浆后的试样进行力学性能及渗透性能的测试并与注浆前试样进行对比，深入探究劈裂注浆对试样的改善效果；采用方形加载板对试样进行加载，减少了由于圆形油缸导致的截面换算造成的应力损失。
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1.一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，包括真三轴加载系统、自动装料系统、钻注系统、动力系统和控制系统，所述控制系统分别与所述真三轴加载系统、自动装料系统、钻注系统和动力系统电连接；
2.如权利要求1所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述X轴加载系统、Y轴加载系统和Z轴加载系统均包括加载油缸、活塞加长杆、导向架、加载板、位移传感器和压力传感器，所述X轴加载系统和Y轴加载系统的加载油缸固定设置于所述反力框架的顶部，所述Z轴加载系统的加载油缸通过固定架与所述反力框架固定连接，所述活塞加长杆连接于所述加载油缸的输出端，所述加载板连接于所述活塞加长杆的输出端，所述导向架位于所述加载油缸和试样之间，所述加载板与所述导向架滑动连接，所述位移传感器固定设置于所述活塞加长杆的侧部，且所述位移传感器的一端部与所述加载板抵接，所述压力传感器固定设置于所述活塞加长杆的端部，所述压力传感器的另一端与所述加载板抵接。
3.如权利要求2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载仓为立方体结构，所述加载仓的底部封闭，
4.如权利要求2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载板的截面为方形。
5.如权利要求1或2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载仓内设有垫块，三个所述垫块分别布设在所述加载仓的底部、所述X轴加载系统相对的一侧和所述Y轴加载系统相对的一侧，所述X轴加载系统相对一侧的垫块和所述Y轴加载系统相对一侧垫块上分别设有水路通孔和填料通孔。
6.如权利要求5所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载仓内还设有加热箱，所述加热箱位于所述加载仓底部的垫块上，所述加热箱为立方体结构，所述加热箱的六个面上均布设有温度传感器和加热元件，所述加热箱的四个侧面和顶面均设有保温隔板，所述保温隔板为开关式结构且其截面形状与所述加载板截面形状相同。
7.如权利要求5所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加热箱内设有夹持块，所述夹持块为立方体结构，所述夹持块与所述X轴加载系统、Y轴加载系统和Z轴加载系统相对应的侧面均设有加载连接块，所述夹持块与所述自动装料系统和所述钻注系统相对应的侧面均设有开口，所述开口处螺纹连接有拆卸盖。
8.如权利要求1所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述自动装料系统包括推进油缸、推进轴、推进导轨和试样托盘，所述推进油缸和推进导轨均设置于所述反力框架上，所述推进导轨位于所述推进油缸和所述加载仓之间，所述推进轴连接于所述推进油缸的输出端，所述试样托盘连接于所述推进轴的输出端，且所述试样托盘滑动设置于所述推进导轨上。
9.如权利要求5所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述钻注系统包括钻注一体化动力头、动力头托架和动力头滑轨，所述反力框架上设有固定框架，所述动力头滑轨设置于所述固定框架与所述加载仓之间，所述动力头托架滑动设置于所述动力头滑轨上，所述钻注一体化动力头滑动设置于所述动力头托架上，所述钻注一体化动力头和所述动力头托架均由所述动力系统驱动。
10.如权利要求9所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述钻注一体化动力头包括成孔动力头和注浆动力头，所述成孔动力头和注浆动力头并列布设在所述动力头托架上。
...【技术特征摘要】
1.一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，包括真三轴加载系统、自动装料系统、钻注系统、动力系统和控制系统，所述控制系统分别与所述真三轴加载系统、自动装料系统、钻注系统和动力系统电连接；
2.如权利要求1所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统均包括加载油缸、活塞加长杆、导向架、加载板、位移传感器和压力传感器，所述x轴加载系统和y轴加载系统的加载油缸固定设置于所述反力框架的顶部，所述z轴加载系统的加载油缸通过固定架与所述反力框架固定连接，所述活塞加长杆连接于所述加载油缸的输出端，所述加载板连接于所述活塞加长杆的输出端，所述导向架位于所述加载油缸和试样之间，所述加载板与所述导向架滑动连接，所述位移传感器固定设置于所述活塞加长杆的侧部，且所述位移传感器的一端部与所述加载板抵接，所述压力传感器固定设置于所述活塞加长杆的端部，所述压力传感器的另一端与所述加载板抵接。
3.如权利要求2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载仓为立方体结构，所述加载仓的底部封闭，所述加载仓与所述x轴加载系统、y轴加载系统和z轴加载系统对应的一侧均设有加载孔，所述加载仓与所述自动装料系统对应的一侧设有装料孔，所述加载仓与所述钻注系统对应的一侧设有钻注孔，所述加载孔、装料孔和钻注孔的轴心与所述加载仓对应面的轴心一致。
4.如权利要求2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载板的截面为方形。
5.如权利要求1或2所述的一种自动化真三轴劈裂注浆物理模拟试验系统，其特征在于，所述加载仓内设有垫块，三个所述垫块分别布设在所述加载仓的底部、所述x轴加载系统相对的一侧和所述y轴加载系统相对的一侧，所述x轴加载系统相对一侧的垫块和所述y轴加载系统相对一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王其峰，潘占一，张宁，李梦天，孟祥龙，王汉鹏，
申请(专利权)人：山东高速集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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