[发明专利]岩体结构面三维网络灌浆测试系统

说明书

本发明公开了一种岩体结构面三维网络灌浆测试系统，包括岩体结构面模拟模块、环境条件模拟模块、动力供浆及回收模块、信息监测采集模块；所述岩体结构面模拟模块分别与环境条件模拟模块、动力供浆及回收模块、信息监测采集模块相连接；所述环境条件模拟模块和动力供浆及回收模块还分别与信息监测采集模块相连接；通过各模块之间配合连接，实现物理模拟试验针对真实的物理实体进行研究，更真实的反映浆液与被灌介质之间的流固耦合关系，有效的实现了在动水环境下和结构面发育岩体的浆液扩散规律的模拟。

技术领域

本发明涉及岩体注浆工程技术领域，具体涉及一种岩体结构面三维网络灌浆测试系统。

背景技术

近十年来，在岩体注浆工程中有关裂缝的几何特征及其所产生的力学效应和扩散、渗流效应的研究已成为岩体注浆工程中的重要课题之一。针对这类地层进行的灌浆加固处理，它的扩散过程和注浆效果是受被灌体、浆液和注浆工艺三方面共同作用的结果，浆液的扩散范围受注浆参数如注浆压力、浆液性质以及裂隙赋存特征如张开度、倾角、冲填性等因素的影响。而对于复杂地层岩体的注浆工程，由于岩体中存在着众多的结构面，它们组成了浆液扩散的途径，如孔隙、溶隙、管道、裂隙等,它们控制着岩体的强度和浆液的扩散特征。并且浆液在岩体结构面的网络结构中扩散时，进入不同结构面的渗透特征不同，其进入不同特征结构面的浆液流量及扩散规律也不同。因此对于复杂地层岩体中的注浆工程,岩体内部发育的结构面对于浆液的扩散起到决定性的作用，所以岩体的注浆工程必须结合岩体结构面进行研究。

随着注浆实践发展,目前已发展的注浆理论有渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、电动化学注浆、低渗透介质注浆等注浆理论。但由于注浆属于隐蔽工程,岩体中结构面的发育和岩体结构特征的不同，注浆运动过程中浆液内部也同时发生着复杂的物理化学反应,且对于岩体内部结构面的分布又难于模拟,使得注浆技术人员难以精确的描述浆液运动规律和扩散范围,导致现阶段注浆理论方面的研究相对滞后于实践。并且当前对于裂隙注浆的研究成果往往很少考虑到地下水流动对浆液扩散的影响，在注浆治理过程中，浆液在岩体结构面中的扩散、沉积封堵等力学行为较静水或无水环境下差异明显。目前对于注浆浆液扩散的研究以理论分析和数值模拟居多,研究中不可避免地要对浆液、被灌体以及浆液运动方式等进行一定的假设和简化,不能完全反映浆液和被灌岩体的结构特征,也难以真实地反映浆液在岩体结构面中的扩散运动过程。其难点在于岩体介质长期受到各种应力的作用和影响，形成了极其复杂的结构特征，同时在动水环境下浆液的本构关系也难以用理论进行准确描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能准确模拟动水环境下浆液在岩体结构面中的运移与扩散规律的岩体结构面三维网络灌浆测试系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：岩体结构面三维网络灌浆测试系统，包括岩体结构面模拟模块、环境条件模拟模块、动力供浆及回收模块、信息监测采集模块；所述岩体结构面模拟模块分别与环境条件模拟模块、动力供浆及回收模块、信息监测采集模块相连接；所述环境条件模拟模块和动力供浆及回收模块还分别与信息监测采集模块相连接；

所述岩体结构面模拟模块包括支撑框架、设置在支撑框架内且具有进液口与排液口的岩体结构以及分别设置在支撑框架下表面两端的升降机构和调节机构；所述岩体结构包括多组结构面，所述结构面由多个具有相同裂隙的裂隙模板组成，且相邻裂隙模板的裂隙相互连接，所述裂隙模板中的裂隙分别与进液口与排液口相连通；所述裂隙包括上层面、下层面以及位于上层面与下层面之间升降件，且所述上层面与下层面之间具有供浆液流入的空腔。

进一步，所述环境条件模拟模块包括与岩体结构的进液口相连通的供水机构；所述供水机构包括水箱、连接在水箱上且与岩体结构的进液口连通的供水管路以及连接在供水管路上的水泵；且所述水箱上设置有水位刻度计。

进一步，所述动力供浆及回收模块包括与岩体结构的进液口相连通的供浆机构以及与岩体结构的排液口相连通的浆液回收机构。