【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工，尤其涉及破碎带岩体注浆浆液、其配置方法与模拟注浆加固系统。
技术介绍
1、断层破碎带是西部地区最为常见的一种不良地质体，与正常围岩条件下的隧道相比，断层破碎带围岩具有非连续性，节理裂隙发育，岩体多为破碎状态，且容易积聚地下水，在隧道开挖过程中易发生突泥涌水以及塌方等事故。
2、隧道在通过断层破碎带及其影响带时主要采用隧道超前注浆加固，浆液的配合比、注浆压力及注浆量都是影响注浆加固效果和工程经济效益的主要因素。因此在满足技术指标和规范要求的前提条件下，具有良好的浆液流动度与泌水率的注浆浆液是实现注浆加固的前提，进一步地，若能模拟注浆浆液在破碎带围岩中注浆时的扩散状况，对真实破碎带围岩中的注浆加固具有重要的指导作用。
技术实现思路
1、针对上述技术现状，本专利技术提供一种破碎带岩体注浆浆液，其中利用固废材料，具有良好的浆液流动度与泌水率，在破碎带围岩样中注浆加固后与岩样结合良好，胶结体强度高，在破碎带围岩中具有良好的应用前景。
2、本专利技术的技术方案是：一种破碎带岩体注浆浆液，包含硅酸盐水泥、水玻璃、悬浮剂、粉煤灰、矿渣粉与膨润土；硅酸盐水泥质量为100质量份数计，包含水玻璃2-5份数，悬浮剂1-2份数，粉煤灰10-40份数，矿渣粉5-15份数，膨润土5-15份数。
3、作为优选，包含水玻璃3.0份数。
4、作为优选，包含粉煤灰25-35份数，更优选为20-25份数。
5、作为优选，包含矿渣粉5-10
6、作为优选，包含悬浮剂1.4份数。
7、作为优选，所述破碎带岩体注浆浆液的水灰比为1:1。
8、作为优选，所述粉煤灰粒径为16-45μm，多孔且形貌不规则。
9、作为优选，矿渣粉为白色高炉矿渣粉末，粒径为11-24μm，形貌不规则且表面较光滑。
10、作为优选，膨润土为白色粉末，密度为2-3g/cm3。
11、本专利技术还提供一种所述注浆浆液的配置方法，包括如下步骤：
12、将水玻璃、悬浮剂与水搅拌均匀制备胶凝液，然后将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨润土均匀混合后加入所述胶凝液中，搅拌均匀。
13、浆液的流动度不仅一定程度反映泵送性质还能表征浆液的前期抗沉陷能力。注浆浆液的泌水率(也称倾析率)为静置浆液上方泌水体积与浆液初始体积之比，反映了浆液离析、分层、泌水的程度，一般同步注浆浆液泌水率要小于5％。本专利技术参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(jtg 3420-2020)中倒锥法与自由泌水率试验方法测试该破碎带岩体注浆浆液的流动度与泌水率。
14、倒锥法：保证倒锥稳定、水平且可以正常使用；将注浆浆液缓缓倒入倒锥中，在接近指针时减慢速度，直到设定体积；开启活门，使浆液自由流出，记录浆液全部流出时间。作为优选，同一配方的浆液准备若干份，至少对其中的两份以上浆液进行测试，取测试结果的算术平均值。
15、自由泌水率试验方法：将量筒放置在水平操作台上，保持操作台水平；缓慢匀速的向量筒注入浆液并密封，静置1min后测量并记录初始高度a1；放置3h、24h后分别测其泌水面高度a2和水泥膨胀面高度a3，读数精确至0.1mm；按照如下泌水率公式(1-1)对3h、24h常压泌水率进行计算，计算结果精确至0.1％。
16、
17、作为优选，同一配方的浆液准备若干份，至少对其中的两份以上浆液进行测试，取测试结果的算术平均值。
18、本专利技术还提供一种用于模拟所述注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的系统，包括围岩试样模拟箱、压缩泵、用于存储注浆浆液的浆液存储装置与注浆管，注浆管的一端插入围岩试样模拟箱，另一端通过喷头与浆液存储装置连通，压缩泵与浆液存储装置相连接同时接入调压阀，在压缩泵的压力作用下浆液存储装置中的注浆浆液通过喷头和注浆管进入围岩试样模拟箱。
19、作为优选，所述注浆管采用ppr管。
20、作为优选，所述压缩泵为空气压缩机。
21、利用该系统模拟所述注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的方法如下：
22、在围岩试样模拟箱中根据破碎带围岩的关键参数模拟破碎带围岩；将注浆管埋入围岩模拟试验箱并夯实，采用静压渗透注浆法，在压缩泵的作用下存储在浆液存储装置中的注浆浆液通过注浆管注入围岩试样模拟箱，注浆浆液固结硬化后拆除模拟箱，观测浆液扩散状况，包括观察浆液硬化后形态、计算浆液扩散距离、注浆压力与浆液在破碎带岩体中扩散的关系等。
23、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
24、(1)本专利技术在固化材料水泥、水玻璃、悬浮剂形成的双液浆基础上添加膨润土和固废材料粉煤灰和矿渣粉，其中水玻璃作为速凝剂，用于加快凝固，减少复合浆液的终凝时间，促使破碎带岩体间隙浆液快速固化成型；粉煤灰与矿渣粉可提高浆液结石体的单轴抗压强度与耐硫酸盐侵蚀，同时提高固废的资源化综合利用率，实现减量化；水泥砂浆悬浮剂可起到增稠作用，具有掺量低、性能稳定的优点，保证砂浆或混凝土具有高流动度的同时整体性好、砂石分布均匀，提高浆液稳定性；本专利技术通过含量调控得到具有良好浆液流动度与泌水率的注浆浆液，该浆液在破碎带围岩中硬化后与岩样结合较好，胶结体强度较高，在破碎带围岩中具有良好的应用前景；并且本专利技术注浆浆液利用固废材料，提高了固废材料的资源化综合利用率，实现减量化。
25、(2)本专利技术提供的模拟注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的系统结构简单，能够直观显示浆液在破碎带围岩中的扩散状况，对真实现场作业具有重要的参考价值，并且通过模拟系统能够得到优化的注浆压力和注浆量，对该注浆浆液在破碎带围岩中的注浆加固具有指导作用，能够最大程度做到节约材料成本，保证施工质量。
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1.一种破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含硅酸盐水泥、水玻璃、悬浮剂、粉煤灰、矿渣粉与膨润土；硅酸盐水泥质量为100质量份数计，包含水玻璃2-5份数，悬浮剂1-2份数，粉煤灰10-40份数，矿渣粉5-15份数，膨润土5-15份数。
2.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含水玻璃3.0份数；
3.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含矿渣粉5-10份数，优选为5-8份数。
4.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含粉煤灰15-35份数，优选为20-25份数。
5.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：所述破碎带岩体注浆浆液的水灰比为1:1。
6.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液的配置方法，其特征是：包括如下步骤：
7.用于模拟权利要求1至6中任一权利要求所述注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的系统，其特征是：包括围岩试样模拟箱、压缩泵、用于存储注浆浆液的浆液存储装置与注浆管，注浆管的一端插入围岩试样模拟箱，另一端通过喷头与浆液存储装置连通，压缩泵与浆液存储装
8.如权利要求7所述的模拟系统，其特征是：所述注浆管采用PPR管。
9.利用权利要求7或8所述的系统模拟所述注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的方法，其特征是：在围岩试样模拟箱中根据破碎带围岩的关键参数模拟破碎带围岩；将注浆管埋入围岩模拟试验箱并夯实，采用静压渗透注浆法，在压缩泵的作用下存储在浆液存储装置中的注浆浆液通过注浆管注入围岩试样模拟箱，注浆浆液固结硬化后拆除模拟箱，观测浆液扩散状况。
10.利用权利要求9所述的方法，其特征是：所述浆液扩散状况包括浆液硬化后形态、浆液扩散距离、注浆压力与浆液在破碎带岩体中扩散的关系。
...【技术特征摘要】
1.一种破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含硅酸盐水泥、水玻璃、悬浮剂、粉煤灰、矿渣粉与膨润土；硅酸盐水泥质量为100质量份数计，包含水玻璃2-5份数，悬浮剂1-2份数，粉煤灰10-40份数，矿渣粉5-15份数，膨润土5-15份数。
2.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含水玻璃3.0份数；
3.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含矿渣粉5-10份数，优选为5-8份数。
4.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：包含粉煤灰15-35份数，优选为20-25份数。
5.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液，其特征是：所述破碎带岩体注浆浆液的水灰比为1:1。
6.如权利要求1所述的破碎带岩体注浆浆液的配置方法，其特征是：包括如下步骤：
7.用于模拟权利要求1至6中任一权利要求所述注浆浆液在破碎带围岩中注浆加固的系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏国，杨勇，常世超，颉燕强，耿世永，和可晗，田强，段进锋，李文帅，孙魁星，路利娟，陈美磊，
申请(专利权)人：中交路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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