CN114152510A - 用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明要解决的技术问题是提供用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置及试验方法，其包括注浆模型***、地下动水供给***、注浆***、地应力加载模拟***、监测***及标准试件加工***；所述注浆模型***顶板设有注水口，其侧壁上端、下端分别设有注浆孔、出浆孔；所述地下动水供给***通过注水管连通所述注水口，通过联合调节方式调整水压、水速；所述注浆***通过注浆管连通所述注浆口，通过动力***调节注浆压力、流速；所述地应力加载模拟***对装置顶板进行应力加载；所述监测***监测注浆、地层参数；所述标准试件加工***用于制备加固体标准试件。本发明能有效模拟复杂动水和地应力工况破碎围岩注浆加固，能有效研究其加固效果。

Description

用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程富水破碎围岩/岩体动水注浆加固领域，尤其涉及用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置及试验方法。

背景技术

在地下工程建设中，富水破碎围岩是一种常见的不良地质情况，由于富水破碎岩体承载力弱，破碎岩体本身为地下水的良好通道，突水量大，抗渗性差，极易发生涌水失稳，导致散体冒落、大面积塌方等事故频发。目前，常采用注浆加固方法来提高破碎岩体的力学性能，使其满足工程需求。注浆加固法是将胶结注浆材料通过导管或其他装置注入岩土体的裂隙、孔隙、空洞以及承压含水层中，浆液经扩散、硬化、凝固等过程，充分填充岩土体空隙，以减小岩土体渗透性，形成一定厚度的胶结体，此时岩土体强度和稳定性大大增强，进而达到岩土体堵水、加固、防渗等目的。注浆方法具有地层改造效果好、成本低廉、施工效率高等优势，目前已经成为加固富水破碎岩体等隧道与地下工程不良地质的重要方法。

注浆是一个复杂***工程，不良地质中浆液扩散过程和加固效果由被注岩土体介质、浆液性质及注浆工艺三方面共同作用结果。现阶段富水破碎岩体动水注浆加固存在的技术难题有：（1）注浆位置隐蔽性强，水域勘查困难，建设风险高。（2）地下水空间大范围补给，突水突泥现象一旦发生难以自行终止，危害巨大。（3）隧道开挖与长期渗透压综合作用下的富水破碎带岩体失稳破坏机理复杂，灾变难以预警与防控。（4）风险性高，富水破碎岩体长期处于地下水渗流以及地下水离子侵蚀作用下，岩体性质劣化严重，在施工扰动作用下灾变风险更高。针对富水破碎岩体动水注浆加固这一技术难题所做的模型试验中，也存在不能同时准确模拟富水、地应力、注浆状态的困难。同时，国内外注浆加固研究多集中于富水裂隙岩体和砂土层等，对富水破碎围岩这一普遍存在而又颇具难度的不良地质注浆加固模型试验及试验方法方面尚存在诸多不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置及试验方法，能够有效模拟地下动水和地应力复杂工况下破碎围岩注浆加固过程，能够有效定量研究富水破碎岩层注浆加固效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，包括注浆模型***、地下动水供给***、注浆***、地应力加载模拟***、监测***及标准试件加工***；

所述注浆模型***由顶部为敞口的箱体和顶板组成，所述箱体为多块带肋钢板拼装而成，当箱体内盛装破碎岩体时，所述顶板嵌装在所述箱体的敞口处进行封闭，钢板拼接缝采用橡胶垫与密封胶进行高密封防水处理；

所述注浆模型***的顶板设有注水口，所述注浆模型***的侧壁设有注浆口和出浆口，所述注浆口和出浆口上下分布；

所述地下动水供给***通过注水管能连通所述注水口而往注浆模型***内注水，所述注浆***通过注浆管能连通所述注浆口而往注浆模型***内注浆，所述出浆口连接有出浆管；

所述地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行加载模拟注浆部位上侧的地层压力；

所述数据监测***，包括所述数据监测***包括渗压计、应力计、应变片、流速仪以及注浆压力监测计；

所述加固体标准试件加工***包括切割机、取芯机和磨平机。

进一步的，所述地下动水供给***包括水箱、储水袋、放置架和带有滑槽实心的导管，所述水箱设在所述放置架上，所述导管竖直向设置在所述放置架底部，所述储水袋套设在所述导管外侧，储水袋与水箱之间通过软管连接，注水管一端连接储水袋、另一端连接注浆模型***顶板上的注水口，通过调节储水袋的高度来调整实验需要的水压。

进一步的，所述注浆***由气动注浆泵、空气压缩机、搅拌机、气压调节阀以及注浆桶组成，所述空气压缩机通过气压调节阀连接所述气动注浆泵，所述气动注液泵和搅拌机安装在所述注浆桶中，所述气动注浆泵通过注浆管连接所述注浆口；浆液在所述注浆桶中经过搅拌机充分搅拌后，由气动注浆泵和空气压缩机通过注浆管输送到注浆模型***中。

进一步的，所述地应力加载***包括压力机主体、数据输入记录装置和加压板，所述压力机主体呈龙门形结构，所述注浆模型***位于所述压力机主体的正下方，所述加压板设置在所述压力机主体的加载输出端，所述加压板位于所述注浆模型***的顶板上方，所述数据输入记录装置用于输入试验所需加载的压力、应变和时间。

进一步的，所述数据监测***渗压计和应力计放置在注浆模型***中，所述应变计贴在所述注浆模型***的外侧钢板上，所述流速仪放置在注水管、注浆管以及出浆口连通的管路上，所述注浆压力监测计设置在所述注浆管上。

进一步的，所述水箱为圆柱形结构，其半径为200-600mm、高度为500-1000mm，由透明塑料板制成。

进一步的，注浆***各连部件的接管路为耐压10 MPa以上的增强泵送管，所述动水泵送管路为耐压4 MPa以上的透明钢丝螺旋增强软管。

一种用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验方法，采用本发明所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置进行试验，包括以下步骤：

（1）组装注浆模型***，先用钢板拼装注浆模型***的前后左右四个侧板和底板，将橡胶垫夹在各钢板之间增加防水密封性、减少摩擦，在注浆模型***内部各钢板连接处涂抹刚性固化型密封胶，钢板用精钢螺丝拧紧固定，确保注入的水与浆液不会从连接处溢出；

（2）将完整岩体进行破碎，统计破碎后的岩体尺寸，筛选出足够试验所需的破碎岩体，将筛选出的破碎岩体放入水中浸泡24 h，再将其放入敞口的注浆模型***内，在注浆模型***的敞口用钢板组装顶板，将顶板嵌装在注浆模型***箱体的敞口处进行封闭；

（3）准备地下动水供给***，将所述地下动水供给***通过注水管能连通所述注水口，往注浆模型***内注水；

在此过程中，通过调节动水供给***高度、断面开口面积控制水压、水流速，以此模拟富水破碎围岩的不同水压、流速的动水工况，地下动水供给***设计水的压力、流速范围为0-5 MPa、0-5 L/min，当注浆模型***侧面的出浆口有水流出时，让注浆模型***里面保持满水状态24小时以上，达成破碎岩体的富水条件；

（4）准备注浆***，注浆***通过注浆管能连通注浆口，将调配好的浆液往注浆模型***内注入；

待出浆口有浆液流出时，观测注浆管和出浆管上流量计指示，当注浆管和出浆管的流速和浓度相近时，停止注浆；

（5）启动地应力加载模拟***，使地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行加载模拟注浆部位上侧的地层压力；

（6）注浆完成后，对加固体进行养护3 d、7 d、28 d或91 d，再次启动地应力加载模拟***，检测不同龄期加固体的地层稳定性；

此步骤中加固体无破损，再用手动切割机将注浆加固体切成不小于100 mm （长度）×100 mm （宽度） × 120 mm（高度）的试样，采用取芯机对初次切割试样进行取芯，取芯后试样直径为50 m，高度大于115 mm；采用切割机对取芯后试样进行二次切割，试样直径为50 m，高度大于110 mm；采用磨平机对二次切割后试样进行断面磨平处理，磨平后加固体试样直径为50 m，高度为100 mm，双端面平整，由此获得富水破碎岩体的加固体标准试样。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：

1、将破碎岩石放入注浆模型***中，通过地下动水供给***往注浆模型***内预先注入不同水压、水速工况的地下模拟动水，用注浆***往注浆模型***内注浆过程中，通过地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行应力模拟加载，能够有效模拟地下复杂动水和地应力工况下破碎围岩注浆扩散与加固过程，便于对以上复杂工况富水破碎围岩注浆加固效果进行有效、定量的科学研究；

2、注浆模型***由多块带肋钢板拼装而成，方便拆卸、可适用于不同岩性、孔隙率及、粒径分布、充填介质等特征参数破碎岩层的模型试验要求；带肋的钢板又可起到套箍的作用，具有良好的抗压、抗折强度及耐久性；

3、注浆模型***中钢板拼接缝联合采用橡胶垫与固化型密封胶进行高防水密封处理，确保了本发明装置注入的水与浆液不会从连接处溢出，确保了本装置较高的可靠性，提升了本装置模型试验的准确性；

4、地下动水供给***采用了带滑槽的实心导管和储水袋结合，通过调节储水袋的高度来模拟不同的高度差和动水水压，同时提供了由气动注浆泵和空气压缩机组合的注水压力、速率可调的方法，能够多方式联合准确模拟不同水压、流速的复杂地下动水工况的影响；

5、注浆***采用了空气压缩机和气压调节阀来调节注浆压力，采用了压力计和流量计来监测注浆过程中压力和流速的变化，达到对整个实验过程的严格把控；

6、形成了复杂水压与地应力工况下富水破碎岩层注浆加固模拟方法，并形成了破碎围岩“初次切割-取芯-二次精确切割-磨平”不同龄期标准加固体试样的制备工艺与方法，基于此，能够最大程度地真实还原地下工程富水破碎围岩加固体的真实强度，以便准确地表征地下工程富水破碎围岩加固地层的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的注浆模型***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的渗压计和应力计放置示意图；

图4为本发明实施例提供的注浆模型***前后侧板的连接方式的示意图；

图5为本发明实施例提供的注浆模型***左右侧板的连接方式的示意图；

图6为本发明实施例提供的注浆模型***顶板螺丝连接方式的示意图；

图7为本发明实施例提供的实心导管和储水袋的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的加固体标准试件加工***结构示意图；

图9为本发明实施例提供的切割后加固体小块的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的加工后岩芯的结构示意图；

图中：1.空气压缩机、2.气压调节阀、3.搅拌机、4.气动注浆泵、5.压力计、6.注浆桶、7.流量计、8.注浆管、9.数据输入记录装置、10.加压机主体、11.注浆模型***、12.加压板、13.注水管、14.出浆管、15.废水桶、16.圆柱形水箱、17.实心导管、18.储水袋、19.放置架、20.参数检测仪、21.渗压计、22.应力计、23.破碎岩体、24.注浆口、25.精钢螺丝a、26.注水口、27.精钢螺丝b、28.出浆口、29.取芯机、30.切割机、31.磨平机。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置由注浆模型***、地下动水供给***、注浆模型***11、地应力加载模拟***、数据监测***及加固体标准试件加工***组成。

如图2、4、5和6所示，注浆模型***11由多块带肋钢板拼装而成，注浆模型***11由顶部为敞口的箱体和顶板组成，当箱体内盛装破碎岩体时，顶板嵌装在箱体的敞口处进行封闭。带肋钢板可以起到一个套箍的作用，防止注浆或加压过程中造成箱体的变形。钢板的肋宽皆为50 mm，在保证良好抗压强度同时，又有良好抗弯强度。可将不同种类、不同大小、不同密度的破碎岩体放置于注浆模型***中，以模拟不同破碎岩层。在本实施例中，注浆模型***11的前、后侧板由四块钢板通过精钢螺丝a25连接为一体，左、右侧板由八块钢板通过精钢螺丝b27连接为一体，在具体操作中可选择拼接更多的钢板以增加箱体的内部容积。相邻侧板之间通过精钢螺丝b连接，侧板与底板之间通过精钢螺丝b连接。通过钢板间的橡胶垫和涂抹在装置内圈的密封胶，来保证注浆模型***的密封性。顶板的尺寸为650×650 mm，且开设半径为25 mm的注水口26，前、后侧板尺寸为750×950 mm，且在其中一块侧板偏上侧部分开设半径为25 mm的注浆口24，左、右侧板尺寸为650×950 mm，且在其中一块侧板偏下侧部分开设半径为25mm的出浆口28，保证注浆口24和出浆口28上下分布。

地下动水供给***包括水箱16、注水管13、储水袋18、放置架19和带有滑槽的实心导管17，放置架19为高度为3000 mm的支架。水箱16安装在放置架19上，水箱为圆柱形结构，其半径为200 mm、高度为400 mm，由透明塑料板制成，在水箱的底部开设有可自由开启闭合的半径为20 mm的出水孔，实心导管17设在放置架底部，放置架19可与实心导管17紧密结合，在实心导管17上套装储水袋18，储水袋18能够相对实心导管17上下移动调节相对高度。储水袋与水箱之间通过软管连接，注水管13一端连接储水袋、另一端连接注浆模型***顶板上的注水口。该水箱的目的是用来模拟地下水的流动，同时可以通过调节储水袋18的高度来模拟不同的水压。地下动水供给***还可由气动注浆泵、空气压缩机、气压调节阀、注水管、水箱组成，水箱内的水由气动注浆泵和空气压缩机通过注水管输送到注浆模型***中，空气压缩机前端设置了气压调节阀，以此起到稳定注水压力的作用。

注浆***由空气压缩机1、气压调节阀2、搅拌机3、气动注浆泵4、注浆桶6、注浆管8以及出浆管14组成，空气压缩机1通过气压调节阀2连接所述气动注浆泵4，所述气动注液泵4和搅拌机3安装在所述注浆桶6中，所述气动注浆泵4通过注浆管8连接注浆模型***11的注浆口。在注浆管8和出浆管上安装有流量计7来监测注浆管8和出浆管14的流速。浆液在所述注浆桶6中经过搅拌机3充分搅拌后，由气动注浆泵4和空气压缩机1通过注浆管8输送到注浆模型***11中。

地应力加载***包括压力机主体、数据输入记录装置和加压板，所述压力机主体呈龙门形结构，所述注浆模型***位于所述压力机主体的正下方，所述加压板设置在所述压力机主体的加载输出端，所述加压板位于所述注浆模型***的顶板上方，所述数据输入记录装置用于输入试验所需加载的压力大小和时间。

地应力加载装置由数据输入记录装置9、加压机主体10、加压板12组成，加压机主体10呈龙门形结构，注浆模型***11位于所述压力机主体10的正下方，所述加压板12设置在所述压力机主体的加载输出端，所述加压板12位于所述注浆模型***11的顶板上方，应力加载模拟***能够调节加压板12的相对高度以适用于不同高度的注浆模型***11，从而方便通过加压板对注浆模型***11的顶板进行加载。数据输入记录装置9设置在加压机主体10上，用于输入试验所需加载的压力大小和时间。

数据监测***包括参数检测仪20、渗压计21、应力计22、应变片、流速仪以及注浆压力监测计。如图3所示，所述渗压计21和应力计22放置在注浆模型***11的底部，用于监测过程中的渗压值和应力值大小。所述应变计贴在所述注浆模型***的外侧钢板上，所述流速仪放置在注水管、注浆管以及出浆管上，所述注浆压力监测计设置在所述注浆管上。渗压计21、应力计22、应变片、流速仪以及注浆压力监测计均电连接在参数检测仪20上，参数检测仪20可监测和统计模拟富水和注浆过程中的参数以及调节模拟所需的注水和注浆速率及注浆压力。

加固体标准试件加工***包括取芯机29、切割机30和磨平机31，在注浆加固试验完成并对加固体进行养护之后，使用手动的切割机30对加固体进行切割后，使用取芯机29对切割后的小块进行取芯，再使用切割机30和磨平机31进行切割、磨平。

本发明所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验方法，采用本发明所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置进行试验，包括以下步骤：

（1）组装注浆模型***，先用钢板拼装注浆模型***的前后左右四个侧板和底板，钢板用精钢螺丝拧紧固定，将橡胶垫夹在各钢板之间增加密封性、减少摩擦，在注浆模型***内部各钢板连接处涂抹刚性固化型密封胶，确保注入的浆液和水不会从连接处溢出；

（2）将完整岩体进行破碎，统计破碎后的岩体尺寸，筛选出足够试验所需的破碎岩体，将筛选出的破碎岩体放入水中浸泡24 h，再将其放入敞口的注浆模型***内，在注浆模型***的敞口用钢板组装顶板，将顶板嵌装在注浆模型***箱体的敞口处进行封闭；

本发明可选用的部分岩体及物理力学性质如下表所示：

本发明的破碎岩体粒径区间配比如下表所示:

粒径大小	0~1	1~3	3~10	10~20	20~50
						分布频率	0.01~0.02	0.02~0.05	0.05~0.1	0.25~0.35	0.6~0.7

（3）准备地下动水供给***，将储水袋通过滑槽与实心导管相连接，用软管连接储水袋和水箱底部的出水孔上，打开水箱的注水阀门，调节储水袋的高度，观测压力计来确定要求水压时的注水高度，当调整到试验所需的高度时，关闭水箱16底部的出水孔，将注水管13的一端与储水袋18连接，另一端与注浆模型***11顶板的注水口相连；

本实施例在不同注水高度差下的水压值对照表如下：

注水高度差（m）	0.5	0.7	0.9	1.1	1.3
						水压大小（KPa）	4.9	6.86	8.82	1.08	1.27

再次打开水箱16底部的出水孔，从而使水箱中的水通过注水管往注浆模型***内注水，在此过程中，可通过调节出水孔的大小和储水袋18的位置来控制水的流速，以此模拟富水破碎围岩的不同流速动水工况，本装置设计水的压力范围为0-5 MPa、流速范围为0-5L/min，当注浆模型***侧面的出浆口有水流出时，让注浆模型架里面保持满水状态24小时以上，保证岩体的富水条件；

（4）准备注浆***，将调配好的浆液配料倒入浆液桶6中，用搅拌机3搅拌充分，打开注浆模型***11的注浆口24和出浆口28阀门，将注浆管8的一端与注浆泵4相连，另一端与注浆模型***11的注浆口24相连，将出浆管14与注浆模型***11的出浆口28相连，出浆管14的另一端接通废水桶15。

本实施例所调配的浆液标准表如下：

启动空气压缩机1，将注浆压力控制在试验所需范围内，本实施例采用恒压注浆，注浆压力控制在0-3MPa，注浆速率控制5L/min-20L/min。通过气动注浆泵4将搅拌均匀的浆液通过注浆管注入注浆模型***11，待出浆口有浆液流出时，观测注浆管8和出浆管14上流量计指示，当注浆管8和出浆管14的流速和浓度相近时，关掉气动注浆泵4，停止注浆；

撤掉注浆管8和出浆管14，关闭阀门，反复清洗气动注浆泵；

（5）启动地应力加载模拟***，在数据输入记录装置9中输入试验所需加载的压力大小，调节加压板12的高度，确保加压板12与注浆模型***11顶板紧密接触，避免将加压板12的压力作用在肋板上而造成损坏；使地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行加载模拟注浆部位上侧的地层压力；

（6）注浆完成后，对加固体进行养护7 d或28 d，再次启动地应力加载模拟***检测加固体的地层稳定性；若无问题，再用手动切割机将注浆加固体切成不小于100 mm （长度）×100 mm （宽度） × 120 mm（高度）的试样；采用取芯机29对初次切割试样进行取芯，取芯后试样直径为50 m，高度为115~125 mm；采用切割机30对取芯后试样进行二次切割，试样直径为50 m，高度为110~115 mm；采用磨平机31对二次切割后试样进行断面磨平处理，磨平后加固体试样直径为50 m，高度为100 mm，双端面平整，由此获得富水破碎岩体的加固体标准试样；最终本实施例所取的不小于100 mm （长度）×100 mm （宽度） × 120 mm（高度）的加固体试样如图9所示，标准加固体试样如图10所示。

本发明将破碎岩石放入注浆模型***中，通过地下动水供给***往注浆模型***内预先注入不同水压、水速工况的地下模拟动水，用注浆***往注浆模型***内注浆过程中，通过地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行应力模拟加载，能够有效模拟地下复杂动水和地应力工况下破碎围岩注浆扩散与加固过程，便于对以上复杂工况富水破碎围岩注浆加固效果进行有效、定量的科学研究。

Claims (9)

1.一种用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，包括注浆模型***、地下动水供给***、注浆***、地应力加载模拟***；

所述注浆模型***由顶部为敞口的箱体和顶板组成，所述箱体为多块带肋钢板拼装而成，当箱体内盛装破碎岩体时，所述顶板嵌装在所述箱体的敞口处进行封闭，钢板拼接缝采用橡胶垫与密封胶进行高防水密封处理；

所述注浆模型***的顶板设有注水口，所述注浆模型***的侧壁设有注浆口和出浆口，所述注浆口和出浆口上下分布；

所述地下动水供给***通过注水管能连通所述注水口而向注浆模型***内注水，所述注浆***通过注浆管能连通所述注浆口而向注浆模型***内注浆，所述出浆口连接有出浆管；

所述地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行地层应力加载模拟。

2.根据权利要求1所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，所述地下动水供给***包括水箱、储水袋、放置架和带有滑槽实心的导管，所述水箱设在所述放置架上，所述导管竖直向设置在所述放置架底部，所述储水袋套设在所述导管外侧，储水袋与水箱之间通过软管连接，注水管一端连接储水袋、另一端连接注浆模型***顶板上的注水口，通过调节储水袋的高度来调整模拟实验需要的水压。

3.根据权利要求2所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，所述注浆***由气动注浆泵、空气压缩机、搅拌机、气压调节阀以及注浆桶组成，所述空气压缩机通过气压调节阀连接所述气动注浆泵，所述气动注液泵和搅拌机安装在所述注浆桶中，所述气动注浆泵通过注浆管连接所述注浆口；浆液在所述注浆桶中经过搅拌机充分搅拌后，由气动注浆泵和空气压缩机通过注浆管输送到注浆模型***中。

4.根据权利要求3所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，所述地应力加载模拟***包括压力机主体、数据输入记录装置和加压板，所述压力机主体呈龙门形结构，所述注浆模型***位于所述压力机主体的正下方，所述加压板设置在所述压力机主体的加载输出端，所述加压板位于所述注浆模型***的顶板上方，所述数据输入记录装置用于输入试验所需加载的压力、应变和时间。

5.根据权利要求4所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，还包括数据监测***，所述数据监测***包括渗压计、应力计、应变片、流速仪以及注浆压力监测计；所述渗压计和应力计放置在注浆模型***中，所述应变计贴在所述注浆模型***的外侧钢板上，所述流速仪放置在注水管、注浆管以及出浆口连通的管路上，所述注浆压力监测计设置在所述注浆管上。

6.根据权利要求5所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，还包括加固体标准试件加工***，所述加固体标准试件加工***包括切割机、取芯机和磨平机。

7.根据权利要求6所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，所述水箱为圆柱形结构，其半径为200-600 mm、高度为500-1000 mm，由透明塑料板制成。

8.根据权利要求1-9任一项所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置，其特征在于，注浆***各连部件的接管路为耐压10 MPa以上的增强泵送管，所述动水泵送管路为耐压4 MPa以上的透明钢丝螺旋增强软管。

9.一种用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述用于富水破碎岩层动水注浆加固模型试验装置进行试验，包括以下步骤：

（1）组装注浆模型***，先用钢板拼装注浆模型***的前后左右四个侧板和底板，将橡胶垫夹在各钢板之间增加防水密封性、减少摩擦，在注浆模型***内部各钢板连接处涂抹刚性固化型密封胶，钢板用精钢螺丝拧紧固定，确保注入的水与浆液不会从连接处溢出；

（2）将完整岩体进行破碎，统计破碎后的岩体尺寸，筛选出足够试验所需的破碎岩体，将筛选出的破碎岩体放入水中浸泡24 h，再将其放入敞口的注浆模型***内，在注浆模型***的敞口用钢板组装顶板，将顶板嵌装在注浆模型***箱体的敞口处进行封闭；

（3）准备地下动水供给***，将所述地下动水供给***通过注水管连通所述注水口，往注浆模型***内注水；

在此过程中，通过调节动水供给***高度、断面开口面积控制水压、水流速，以此模拟富水破碎围岩的不同水压、流速的动水工况，地下动水供给***设计水的压力、流速范围为0-5 MPa、0-5 L/min，当注浆模型***侧面的出浆口有水流出时，注浆模型***里面保持满水状态24小时以上，达成破碎岩体的富水条件；

（4）准备注浆***，注浆***通过注浆管能连通注浆口，将调配好的浆液往注浆模型***内注入；

待出浆口有浆液流出时，观测注浆管和出浆管上流量计指示，当注浆管和出浆管的流速和浓度相近时，停止注浆；

（5）启动地应力加载模拟***，使地应力加载模拟***对注浆模型***的顶板进行加载，以模拟注浆部位上侧的地层应力；

（6）注浆完成后，对加固体进行养护3 d、7 d、28 d或91 d，再次启动地应力加载模拟***，检测不同龄期加固体的地层稳定性；

此步骤中加固体无破损，再用手动切割机将注浆加固体切成不小于100 mm （长度）×100 mm （宽度） × 120 mm（高度）的试样；采用取芯机对初次切割试样进行取芯，取芯后试样直径为50 m，高度大于115 mm；采用切割机对取芯后试样进行二次切割，试样直径为50m，高度大于110 mm；采用磨平机对二次切割后试样进行断面磨平处理，磨平后加固体试样直径为50 m，高度为100 mm，双端面平整，由此获得富水破碎岩体的加固体标准试样。

Images