[发明专利]一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法

说明书

本发明提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法，该装置包括设置在固定单元外的施压单元、与固定单元连接的注浆单元及与施压单元和注浆单元连接的控制单元；利用该装置对试块进行剪切激励增透注浆的方法为，通过操作控制面板，控制服务器操作施压单元对试块加载施压，对裂缝先后进行水玻璃稀释液注浆和MC‑S双液浆注浆。本发明提供的装置和方法，利用水玻璃稀释液的润滑性和达到三维应力状态试块的临界性，解决了紧密裂隙开度小、注浆困难的问题。

技术领域

本发明属于巷道围岩控制技术领域，提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法，具体为利用剪切激励原理进行的可监测裂隙变化的深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法。

背景技术

深部巷道围岩的破坏和失稳，通常是由于岩石开挖卸载后应力重分布诱发裂隙拓展贯通形成宏观破坏面引起的。深部巷道围压开挖后围岩的稳定性很大程度上取决于不连续裂隙的几何形态。针对紧密裂隙开度小、注浆困难的问题，目前虽已有学者采用一些立方形、圆柱形等劈裂试件对岩石材料的剪切激励增透问题进行研究，但是基本上都是小尺寸模型进行的，这种方法在进行试验时，普遍存在无法很好的还原巷道围岩开挖后裂隙的真实状况，并且一旦密封不好，则无法进行较高注浆压力下的试验，且对于试验过程难以监测。

申请号为CN201910783182.7的中国发明专利公开了临坡面岩体竖向裂隙注浆设计方法，其根据岩体竖向裂隙注浆模型，拟合建立裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系以及裂隙开度、单孔注浆量与扩散范围之间的关系；获取实际临坡面岩体的竖向裂隙和岩体的几何尺寸和实际岩体竖向裂隙面允许承受的最大膨胀压力；根据裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系，计算出单孔注浆量、注浆孔数以及注浆孔间距。该方法仅期望降低岩体竖向裂隙充填注浆的主观性，控制注浆操作。

因此有必要提出一种新的方法，使其能够简化密封过程，最大限度还原深部巷道围岩开挖后应力状态和紧密裂隙形态，并且可以准确监测到裂隙围岩增透注浆过程的试验方法及设备，最终确定和优化注浆时机、注浆压力等注浆参数。

发明内容

为了克服现有技术中紧密裂隙开度小、注浆困难、无法很好的还原巷道围岩开挖后裂隙的真实状况的缺陷，从而提供一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种深部巷道围岩紧密裂隙剪切激励增透注浆试验装置，其包括，固定单元，施压单元，注浆单元和控制单元；所述施压单元设置在所述固定单元外，所述注浆单元与所述固定单元连接，所述控制单元与所述施压单元和所述注浆单元连接；所述施压单元中，滑动加载侧板与侧向压头连接，设置在所述固定单元的水平方向，弹簧承压板与法向压头连接，设置在所述固定单元的垂直方向；所述滑动加载侧板的下端通过滑动滚轮、滚轮轴承、滚轮轨道与所述固定单元滑动连接。

优选的，所述注浆单元包括注浆设备、高强注浆管、注浆孔，所述高强注浆管的一端连接所述注浆设备，其另一端连接所述注浆孔。

优选的，所述注浆设备区分为第一注浆设备和第二注浆设备，分别向所述注浆孔注入水玻璃稀释液和MC-S双液浆。

优选的，所述控制单元包括传感器、控制面板和服务器，所述传感器与所述服务器电性连接，所述服务器和所述控制面板电性连接。

优选的，所述传感器包括法向位移、应力传感器、侧向位移、应力传感器、注浆压力传感器、裂隙应变传感器中的一种或几种。

优选的，所述注浆压力传感器区分为第一注浆压力传感器和第二注浆压力传感器，分别与所述第一注浆设备和所述第二注浆设备连接。

优选的，所述裂隙应变传感器与位移计连接，所述位移计与所述固定单元连接，监测所述固定单元中试块的裂隙的错动。