CN113552323A - 一种高压岩石注浆测试实验***及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高压岩石注浆测试实验***及其测试方法,包括岩石加载***和高压注浆***,其中岩石加载***是由岩石试样,减磨夹具和真三轴加载设备组成,岩石试样中部位置开设有圆柱孔,周围设置有裂隙孔,减磨夹具上设有夹具注浆孔,真三轴加载设备在垂直方向、水平方向、前后方向均设置有所述加载油缸,每个加载油缸上连接有加载杆,且加载油缸上装有加载油缸位移传感器,注浆杆设置于减磨夹具一侧,注浆管内置于注浆杆中,一端连接至岩石试样,另一端依次连接有注浆压力表、注浆过滤网、注浆油泵和注浆箱;本发明的优点在于结构简单,便于操作,可通过模拟真实的地应力状态来探究注浆效果,为岩体力学实验领域提供有力的指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学实验技术领域,具体涉及一种高压岩石注浆测试实验***及其测试方法。
背景技术
对有破碎岩体工程的开挖岩体进行注浆加固是岩石工程领域常用的技术手段,随着岩体工程逐渐向深部发展,注浆岩石所受的地应力也逐渐增大,在高压下对岩体进行注浆与在低压下对岩体进行注浆的效果有很大的不同;然而现阶段关于岩石在高压状态下进行注浆的研究还相对较少,关于高压注浆测试实验的实验***还没有相关报道,因此非常有必要研发一种高压岩石注浆测试实验***来为实际工程提供指导。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种高压岩石注浆测试实验***及其测试方法,可以将实验所用的注浆溶液注入受压的岩石中,从而探究到注浆压力一定,岩石在不同压力状态下注浆效果的情况以及在岩石受压状态一定的情况下,探究到不同注浆压力对受压岩石的注浆效果,进而为岩体力学实验领域提供更有力的指导。
本发明的技术方案为:一种高压岩石注浆测试实验***,包括岩石加载***和高压注浆***;
所述岩石加载***是由岩石试样,减磨夹具和真三轴加载设备组成,所述岩石试样中部位置开设有圆柱孔,周围设置有裂隙孔,所述减磨夹具上设有夹具注浆孔,所述真三轴加载设备包括框架基座,水平框架,垂直框架,加载油缸,加载杆和加载油缸位移传感器,所述框架基座固定于地面上,所述水平框架设置在所述框架基座上的左右两侧,所述垂直框架分别设置在所述框架基座的前后两侧中部位置,所述真三轴加载设备在垂直方向、水平方向、前后方向均设置有所述加载油缸,每个所述加载油缸上连接有加载杆,且所述加载油缸上装设有加载油缸位移传感器;
所述高压注浆***包括注浆箱、注浆油泵、注浆过滤网、注浆压力表、注浆管和注浆杆,所述注浆杆设置于所述减磨夹具一侧,所述注浆管内置于所述注浆杆中,一端连接至岩石试样,另一端依次连接有注浆压力表、注浆过滤网、注浆油泵和注浆箱。
进一步的,所述岩石试样上的所述裂隙孔有多个,且与所述圆柱孔相通。
进一步的,所述岩石试样采用边长为150mm的立方体岩石试样。
进一步的,所述岩石试样上的圆柱孔与所述减磨夹具上的夹具注浆孔直径大小相同。
进一步的,所述减磨夹具为六块相同金属板相邻之间咬合而成,。
进一步的,所述水平框架的长边与所述框架基座的短边长度对应相同。
进一步的,所述垂直框架的高度高于所述水平框架的高度。
该高压岩石注浆测试实验***,通过设置不同的三向应力值或注浆压力以一定的注浆压力或岩石受压状态将注浆溶液注入受压岩石,实验结束后测出注浆后岩石的质量与注浆前岩石试样的质量作对比来反映注浆效果,包括如下步骤:
第一步,设置六组不同的三向应力或注浆压力,六组应力呈现递增趋势;
第二步,将岩石试样进行称重,然后将岩石试样放入注浆夹具中;
第三步,将装好岩样的夹具进行真三轴三向对中;
第四步,按一定的加载速率三向同时加载,将应力加载到设置的应力水平;
第五步,加载到设置的应力水平后保载五分钟;
第六步,保载结束后进行注浆,注浆按一定的压力进行,注浆时间为十分钟;
第七步,注浆结束后将岩样取出进行称重;
第八步,将注浆后岩石的质量除以注浆前岩石的质量来计算注浆率;
第九步,六组不同的三向应力或注浆压力都按以上步骤进行。
本发明具有以下优点:
1、通过设置的岩石加载***,可以施加三向应力来模拟真实的地应力状态,而高压注浆***可以将实验所用的注浆溶液注入受压的岩石中从而来探究注浆压力一定,岩石在不同压力状态下注浆效果的情况以及在岩石受压状态一定的情况下来探究不同注浆压力对受压岩石的注浆效果。
2、本发明中减磨夹具的涉及可以有效减少在三向加载时因三向互相牵制造成的摩擦力,保证实验过程的准确性。
3、本发明结构简单,操作便捷,通过分组测试实验以及计算,可以较为准确的反映出来注浆的效果,为岩体力学实验领域提供有力的数据。
附图说明
图1为本发明的结构示意正视图。
图2为本发明侧面结构剖视图。
图3为本发明俯视结构剖视图。
图4为本发明岩石试样剖视图。
图5为本发明减磨夹具立体图。
图中:1、岩石加载***;2、高压注浆***;21、注浆箱;22、注浆油泵;23、注浆过滤网;24、注浆压力表;25、注浆管;26、注浆杆;3、岩石试样;31、圆柱孔;32、裂隙孔;4、减磨夹具;41、夹具注浆孔;5、真三轴加载设备;51、框架基座;52、水平框架;53、垂直框架;54、加载油缸;55、加载杆;56、加载油缸位移传感器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的内容作进一步的阐述,但实施例仅是本发明的较佳实施方式,故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化,均包括于本发明专利申请范围内。
如图1-5所示,一种高压岩石注浆测试实验***,包括岩石加载***1和高压注浆***2;
所述岩石加载***1是由岩石试样3,减磨夹具4和真三轴加载设备5组成,所述岩石试样3中部位置开设有圆柱孔31,周围设置有裂隙孔32,所述减磨夹具4上设有夹具注浆孔41,所述真三轴加载设备5包括框架基座51,水平框架52,垂直框架53,加载油缸54,加载杆55和加载油缸54位移传感器,所述框架基座51固定于地面上,所述水平框架52设置在所述框架基座51上的左右两侧,所述垂直框架53分别设置在所述框架基座51的前后两侧中部位置,所述真三轴加载设备5在垂直方向、水平方向、前后方向均设置有所述加载油缸54,每个所述加载油缸54上连接有加载杆55,且所述加载油缸54上装设有加载油缸54位移传感器;
所述高压注浆***2包括注浆箱21、注浆油泵22、注浆过滤网23、注浆压力表24、注浆管25和注浆杆26,所述注浆杆26设置于所述减磨夹具4一侧,所述注浆管25内置于所述注浆杆26中,一端连接至岩石试样3,另一端依次连接有注浆压力表24、注浆过滤网23、注浆油泵22和注浆箱21。
本优选实施例中,所述岩石试样3上的所述裂隙孔32有多个,且与所述圆柱孔31相通,便于注浆过程的有效进行。
本优选实施例中,所述岩石试样3采用边长为150mm的立方体岩石试样3。
本优选实施例中,所述岩石试样3上的圆柱孔31与所述减磨夹具4上的夹具注浆孔41直径大小相同,便于装配。
本优选实施例中,所述减磨夹具4为六块相同金属板相邻之间咬合而成,此结构可以在三向应力加载时降低三向应力互相牵制造成的摩擦力。
本优选实施例中,所述水平框架52的长边与所述框架基座51的短边长度对应相同。
本优选实施例中,所述垂直框架53的高度高于所述水平框架52的高度。
该高压岩石注浆测试实验***,通过设置不同的三向应力值或注浆压力以一定的注浆压力或岩石受压状态将注浆溶液注入受压岩石,实验结束后测出注浆后岩石的质量与注浆前岩石试样3的质量作对比来反映注浆效果,包括如下步骤:
第一步,设置六组不同的三向应力或注浆压力,六组应力呈现递增趋势;
第二步,将岩石试样3进行称重,然后将岩石试样3放入注浆夹具中;
第三步,将装好岩样的夹具进行真三轴三向对中;
第四步,按一定的加载速率三向同时加载,将应力加载到设置的应力水平;
第五步,加载到设置的应力水平后保载五分钟;
第六步,保载结束后进行注浆,注浆按一定的压力进行,注浆时间为十分钟;
第七步,注浆结束后将岩样取出进行称重;
第八步,将注浆后岩石的质量除以注浆前岩石的质量来计算注浆率;
第九步,六组不同的三向应力或注浆压力都按以上步骤进行。
本发明的工作原理及过程:
首先,实验中选取150mm立方体岩石试样3,在岩石试样3中间开设一个圆柱孔31,圆柱孔31的孔洞直径与减磨夹具4上的注浆孔孔洞直径相同,根据不同实验要求在岩石试样3上设置一定的裂隙孔32来模拟含裂隙岩体,裂隙孔32需要与圆柱孔31的孔洞贯通,将实验岩石试样3装入减磨夹具4当中,岩石试样3圆柱孔31和减磨夹具4注浆孔相对,然后将装有岩石试样3的减磨夹具4放入真三轴加载设备5中,此时通过调节三向应力,使加载油缸54通过加载杆55将力施加到岩石试样3上,其中注浆杆26中内置有注浆管25,加载油缸54上设置的加载油缸54位移传感器可以测到位移数据,高压注浆***2通过注浆油泵22将注浆箱21中的注浆溶液经过注浆管25以及注浆过滤网23压入受压的岩石试样3中,从而判断注浆压力一定,岩石在不同压力状态下注浆效果的情况以及在岩石受压状态一定的情况下来探究不同注浆压力对受压岩石的注浆效果,通过该实验***可以对高压岩体的注浆特性进行研究来为实际工程提供一定的指导作用。
本发明可以通过设置的岩石加载***,可以施加三向应力来模拟真实的地应力状态,而高压注浆***可以将实验所用的注浆溶液注入受压的岩石中从而来探究注浆压力一定,岩石在不同压力状态下注浆效果的情况以及在岩石受压状态一定的情况下来探究不同注浆压力对受压岩石的注浆效果;其中减磨夹具的设计可以有效减少在三向加载时因三向互相牵制造成的摩擦力,保证实验过程的准确性;本发明结构简单,操作便捷,通过分组测试实验以及计算,可以较为准确的反映出来注浆的效果,为岩体力学实验领域提供有力的数据。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:包括岩石加载***(1)和高压注浆***(2);
所述岩石加载***(1)是由岩石试样(3),减磨夹具(4)和真三轴加载设备(5)组成,所述岩石试样(3)中部位置开设有圆柱孔(31),周围设置有裂隙孔(32),所述减磨夹具(4)上设有夹具注浆孔(41),所述真三轴加载设备(5)包括框架基座(51),水平框架(52),垂直框架(53),加载油缸(54),加载杆(55)和加载油缸位移传感器(56),所述框架基座(51)固定于地面上,所述水平框架(52)设置在所述框架基座(51)上的左右两侧,所述垂直框架(53)分别设置在所述框架基座(51)的前后两侧中部位置,所述真三轴加载设备(5)在垂直方向、水平方向、前后方向均设置有所述加载油缸(54),每个所述加载油缸(54)上连接有加载杆(55),且所述加载油缸(54)上装设有加载油缸位移传感器(56);
所述高压注浆***(2)包括注浆箱(21)、注浆油泵(22)、注浆过滤网(23)、注浆压力表(24)、注浆管(25)和注浆杆(26),所述注浆杆(26)设置于所述减磨夹具(4)一侧,所述注浆管(25)内置于所述注浆杆(26)中,一端连接至岩石试样(3),另一端依次连接有注浆压力表(24)、注浆过滤网(23)、注浆油泵(22)和注浆箱(21)。
2.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述岩石试样(3)上的所述裂隙孔(32)有多个,且与所述圆柱孔(31)相通。
3.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述岩石试样(3)采用边长为150mm的立方体岩石试样(3)。
4.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述岩石试样(3)上的圆柱孔与所述减磨夹具(4)上的夹具注浆孔(41)直径大小相同。
5.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述减磨夹具(4)为六块相同金属板相邻之间咬合而成。
6.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述水平框架(52)的长边与所述框架基座(51)的短边长度对应相同。
7.根据权利要求1所述的一种高压岩石注浆测试实验***,其特征在于:所述垂直框架(53)的高度高于所述水平框架(52)的高度。
8.一种高压岩石注浆测试实验***的测试方法,其特征在于:通过设置不同的三向应力值或注浆压力以一定的注浆压力或岩石受压状态将注浆溶液注入受压岩石,实验结束后测出注浆后岩石的质量与注浆前岩石试样的质量作对比来反映注浆效果,包括如下步骤:
第一步,设置六组不同的三向应力或注浆压力,六组应力呈现递增趋势;
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