[发明专利]一种测量劈裂注浆对掌子面稳定性影响的实验方法与装置

说明书

本发明涉及一种测量劈裂注浆对掌子面稳定性影响的实验方法和装置，其装置中，实验模型箱体(1)面板上具有能置入隧道内置板(2)空洞；隧道内置板(2)上安装有隧道形注浆板(3)，隧道形注浆板(3)上开有多个能伸进注浆系统中的注浆管的预留注浆孔(31)；注浆板挡板(4)安装在隧道形注浆板(3)的外侧，且密贴隧道内置板(2)；顶板(7)上设置有用来穿过连接监测系统的数据线的数据线预留孔(71)。使用时，添加土样完成，拆除隧道注浆板挡板(4)进行劈裂注浆并采集数据；拆除隧道形注浆板(3)，开挖掌子面并采集数据。通过本发明能够模拟从劈裂注浆开始到隧道开挖支护结束的全过程、各环节的多参数控制。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术技术领域，特别是涉及一种测量劈裂注浆对掌子面稳定性影响的实验方法与装置。

背景技术

城市的快速发展，推动地下空间大开发大发展，地下工程逐渐向更深处前进。隧道工程施工时，往往需要对前方土层进行预加固，注浆技术是经常采用对前方地层进行预加固和止水的重要手段。

劈裂注浆指的是在钻孔内试驾液体压力于弱透水性地层中，当液体压力超过渗透注浆的极限压力时，土体产生水力劈裂，形成裂缝，进浆量突然增大。劈裂面发生在轴力最小主应力面，劈裂注浆在钻孔附近形成网状脉络，通过浆液挤压土体形成浆液骨架。在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起土体结构的局部扰动，使地层中原有的裂隙和空隙张开，浆液的可注入性和扩散距离增大，从而达到加固的目的，常用与粘性土层和深层注浆。

隧道开挖对围岩的扰动是三维的，隧道掌子面的位移变形也十分重要，随着国内隧道工程机械化水平不断提高，掌子面开挖方法人们也逐渐倾向于由多台阶分部开挖变为全断面开挖，这就对掌子面稳定性提出了更高的要求。探究注浆参数，针对不同的地质条件使用不同的注浆参数，这体现了工程的经济性和技术先进性。实验分为两种，即现场原位测试和室内试验。现场原位测试成本高昂，对环境要求苛刻，也不利于科研人员和工程师们研究注浆加固。而室内试验制备的注浆试样，往往多为在表面几何中心位置进行单孔垂直劈裂注浆，其工程状态难以反映真实注浆情况，也不能与后面的掌子面开挖连续，研究得到的物理、力学参数难以对工程产生指导作用。

因此，如何实验出符合客观条件的试样，并可通过开挖模拟，来达到指导施工的效果，成为一个难题，需要发明一种能模拟实际工程注浆、开挖过程的方法及其配套实验装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种测量劈裂注浆对掌子面稳定性影响的实验方法与装置，其能够模拟实际工程注浆、开挖过程，由此通过其得到的物理、力学参数能够对工程产生指导作用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种测量劈裂注浆对掌子面稳定性影响的实验装置，其包括：

实验模型箱体、隧道内置板、隧道形注浆板、注浆板挡板、注浆系统、监测系统；

所述实验模型箱体由底板、顶板和位于四侧的面板拼接而成；

所述四侧面板中，其中一侧面板上具有能够置入所述隧道内置板空洞；所述隧道内置板上安装有隧道形注浆板，所述隧道形注浆板上开有多个能够伸进所述注浆系统中的注浆管的预留注浆孔；

所述注浆板挡板安装在所述隧道形注浆板的外侧，且密贴所述隧道内置板；

所述顶板上设置有用来穿过连接所述监测系统的数据线的数据线预留孔。

更优选地，所述的隧道形注浆板呈隧道掌子面形状。

更优选地，所述面板的外侧贴附有加强横纵梁。

更优选地，所述注浆板挡板安装在隧道形注浆板的外侧，其密贴隧道内置板且置于位于所述面板外的加强横纵梁所包围的空间内。