CN103869054A

CN103869054A - 用于岩石试件的带压注浆试验装置及试验方法

Info

Publication number: CN103869054A
Application number: CN201410114141.6A
Authority: CN
Inventors: 徐乃忠; 涂敏; 张迎贵; 徐云飞; 范廷鹏
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: CN103869054B

Abstract

一种用于岩石试件的带压注浆试验装置，包括试件腔及与试件腔连通的注浆装置，所述试件腔的横向外围设有压力室缸体，试件腔的横向侧壁的左、右两端分别与压力室缸体的左、右两端相固定，并且在压力室缸体中部与试件腔的横向侧壁中部之间留有间距，该间距形成压力室，试件腔的横向侧壁由弹性材料制成，所述压力室连接有围压加压装置，所述试件腔轴向一侧连接有轴向加压装置。本发明试验装置，其试验过程和现场的实际情况更贴合，模拟过程更准确，试验的实用价值更高。

Description

用于岩石试件的带压注浆试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及一种岩石试件的试验装置及试验方法，具体涉及一种岩石试件的注浆试验装置及注浆试验方法。

背景技术

在地下矿山开采中，各类硐室或巷道的开挖，势必造成巷硐周围岩体原始应力状态的改变，当应力超过围岩体的强度时，如果没有采取必要的支护技术和加固措施，围岩体势必发生变形直至破坏，而注浆加固作为一种重要的控制围岩变形的手段，被广泛应用于地下巷道或硐室的加固当中，然而对巷硐围岩体进行注浆加固时，由于现场条件的复杂，注浆压力的大小，浆液水灰比、注浆材料的选取及对注浆的效果检验等等问题，在现场很难进行必要的试验，来获得具体数据。而在目前室内试验室模拟注浆试验中，一般都忽略各项压力的作用。众所周知，地下巷硐围岩破裂岩体是处于各向应力综合作用中的地质体，破裂岩体在注浆过程中及注浆加固后表现出的力学特性都是处于多向应力状态下的特性；因此，在注浆加固试验研究中必须考虑巷硐围岩体围压、轴压及注浆压力的影响。然而现有的试验装置及试验方法很难模拟现场注浆的效果，因此实用价值不大，难以正确指导生产。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种用于岩石试件的带压注浆试验装置，其试验过程和现场的实际情况更贴合，模拟过程更准确，试验的实用价值更高。

本发明的另一目的在于提供一种用于岩石试件的带压注浆试验方法，其可以更好的模拟现场的实际情况。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种用于岩石试件的带压注浆试验装置，包括试件腔及与试件腔连通的注浆装置，所述试件腔的横向外围设有压力室缸体，试件腔的横向侧壁的左、右两端分别与压力室缸体的左、右两端相固定，并且在压力室缸体中部与试件腔的横向侧壁中部之间留有间距，该间距形成压力室，试件腔的横向侧壁由弹性材料制成，所述压力室连接有围压加压装置，所述试件腔轴向一侧连接有轴向加压装置，轴向加压装置可向试件腔内加轴向压。

本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，其中，所述围压加压装置包括围压加压泵及连接于围压加压泵上的围压加压管，围压加压管的另一端与所述压力室连通。

本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，其中，所述轴向加压装置包括轴向加压缸体、设于轴向加压缸体内的活塞及活塞杆，所述轴向加压缸体的左端与所述试件腔连通，轴向加压缸体右端设有端盖，所述活塞杆与右端盖之间固定有回位弹簧，所述轴向加压缸体的右端的液压腔通过轴向进液管连接有液压泵。

本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，其中，所述压力室缸体左、右两端均设有法兰，所述压力室缸体左端的法兰连接有密封盖板，所述压力室缸体右端与所述轴向加压缸体之间通过法兰相连接，所述压力室缸体左端与密封盖板之间及压力室缸体右端与轴向加压缸体之间均设有密封垫。

本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，其中，所述密封盖板通过若干个螺钉连接有第一基础，所述注浆装置包括注浆泵及与注浆泵连接的浆液输送管，浆液输送管另一端穿过所述第一基础及密封盖板与所述试件腔连通，所述端盖通过螺钉连接有第二基础，所述轴向进液管穿过所述第二基础与所述液压腔连通。

本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，其中，第二基础由若干基础连接构件依次排列组成，相邻两基础连接构件之间均通过螺栓连接。

采用用于岩石试件的带压注浆试验装置进行试验的方法，包括下述步骤：1）将试件放入试件腔内，然后将试验装置安装好，2）对试件进行横向及轴向加载，当横向、轴向加载均达到设定值并均保持稳定后，向试件腔内注浆，注浆过程中，横向、轴向压力不变，当注浆压力达到设定值时停止注浆，3）待试件有效固结后取出试件，直接取芯打磨成为标准试件。

本发明采用用于岩石试件的带压注浆试验装置进行试验的方法，其中，在所述步骤1）中，先在所述试件腔内铺油纸，然后将试件放在所述油纸上。

本发明采用用于岩石试件的带压注浆试验装置进行试验的方法，其中，在所述步骤2）中，先横向加载再轴向加载，横向加载通过所述围压加压装置进行，通过所述围压加压装置的围压加压泵向所述压力室内加压，使压力室内的压力达到设定值。

采用上述方案后，由于本发明试验装置的试件腔外设有压力室，压力室连接有围压加压装置，试件腔还连接有轴向加压装置，因此能通过围压加压装置、轴向加压装置分别加横向及轴向载荷，模拟岩体处于各向地应力综合作用的状态进行现场注浆，使试验过程和现场的实际情况更贴合，模拟过程更准确。

另外，由于密封盖板通过若干个螺钉连接有第一基础，端盖通过螺钉连接有第二基础，使本试验装置在试验过程中保持稳定。

附图说明

图1是本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置的主视局部剖视图；

图2是图1的B-B向剖视图；

图3是本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置用于测试渗透半径时的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置，包括试件腔11及与试件腔11连通的注浆装置12，试件腔11的内径为190mm，腔体高130mm，试件腔11连接有排气、排浆管路111，排气、排浆管路111上设有压力表，如图1、2所示，试件腔11的横向外围设有压力室缸体131，压力室缸体131由钢材制成，试件腔11的横向侧壁左、右两端分别嵌在压力室缸体131的左、右两端，并且在压力室缸体131中部与试件腔11的横向侧壁中部之间留有间距，该间距形成压力室13，试件腔11的横向侧壁由弹性材料橡胶制成，压力室13连接有围压加压装置21，试件腔11轴向一侧连接有轴向加压装置31，注浆装置12包括注浆泵121及与注浆泵121连接的浆液输送管122，围压加压装置21包括围压加压泵211及连接于围压加压泵211上的围压加压管212，围压加压管212的另一端与压力室13内腔连通，围压加压泵211采用水泵，还可采用油泵或气泵，轴向加压装置31包括轴向加压缸体311、设于轴向加压缸体311内的活塞312及活塞杆313，轴向加压缸体311的左端与试件腔11连通，轴向加压缸体311右端设有端盖314，活塞杆313与右端盖314之间固定有回位弹簧315，轴向加压缸体311右端的液压腔318通过轴向进液管316连接有液压泵317，该液压泵选用油泵，浆液输送管122、围压加压管212、轴向进液管316均为高压胶管。

为便于安装，并且便于增大试件腔，在压力室缸体131左、右两端均一体成型有法兰，压力室缸体131左端的法兰通过多个螺栓连接有密封盖板41，压力室缸体131右端与轴向加压缸体311之间通过法兰相连接，压力室缸体131左端与密封盖板41之间及压力室缸体131右端与轴向加压缸体311之间均设有密封垫42，当需要进行三向受压条件下注浆渗透半径的效果测试时，则将多个试件腔11通过法兰连接，如图3所示。

为便于试验，并且在试验过程中整个装置保持稳定，密封盖板41通过多个螺钉连接有第一基础51，浆液输送管122另一端穿过第一基础51及密封盖板41与试件腔11连通，端盖314通过多个螺钉连接有第二基础61，轴向进液管316穿过第二基础61与液压腔318连通。

第二基础61由多个基础连接构件611依次排列组成，相邻两基础连接构件611之间均通过螺栓连接，便于进行三向受压条件下注浆渗透半径的试验测试。

采用本发明用于岩石试件的带压注浆试验装置进行试验的方法，包括下述步骤：

1）在试件腔11内铺油纸，然后将煤岩体试件放在试件腔11内的油纸上，将试件腔11一侧通过密封盖板41与第一基础51连接，另一侧通过法兰与轴向加压缸体311相连，将整个试验装置安装好；

2)装置安装完成后，对煤岩体试件进行加载，先横向加载再轴向加载，通过围压加压泵211向压力室13内注水，使压力室13内的压力增大，进行横向加载，再通过液压泵317向轴向加压缸体311右端加压，推动活塞312向左移动，使试件腔11内的轴向压力加大，进行轴向加载，横向及轴向压力的大小根据所模拟的实际情况确定，当轴向、横向加载稳定后，开动注浆泵121向试件腔11内注浆，注浆过程中，轴向、横向压力不变，当注浆压力达到设计值并维持稳定一定时间约5分钟后，停止注浆，或当排浆管路111内有浆液流出，且其压力表数值接近于设计注浆压力值时，停止注浆，根据试验要求浆液可选取水泥浆、化学浆等浆液材料。

3）停止注浆后，待浆液按试验要求有效固结后，取出煤岩体试件，可以直接取芯打磨成为标准试件，与从现场中取出已经注浆的煤岩体试块进行对比试验。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于岩石试件的带压注浆试验装置，包括试件腔（11）及与试件腔（11）连通的注浆装置（12），其特征在于：所述试件腔（11）的横向外围设有压力室缸体（131），试件腔（11）的横向侧壁的左、右两端分别与压力室缸体（131）的左、右两端相固定，并且在压力室缸体（131）中部与试件腔（11）的横向侧壁中部之间留有间距，该间距形成压力室（13），试件腔（11）的横向侧壁由弹性材料制成，所述压力室（13）连接有围压加压装置（21），所述试件腔（11）轴向一侧设有轴向加压装置（31），轴向加压装置（13）可向试件腔（11）内加轴向压。

2.如权利要求1所述的用于岩石试件的带压注浆试验装置，其特征在于：所述围压加压装置（21）包括围压加压泵（211）及连接于围压加压泵（211）上的围压加压管（212），围压加压管（212）的另一端与所述压力室（13）连通。

3.如权利要求2所述的用于岩石试件的带压注浆试验装置，其特征在于：所述轴向加压装置（31）包括轴向加压缸体（311）、设于轴向加压缸体（311）内的活塞（312）及活塞杆（313），所述轴向加压缸体（311）的左端与所述试件腔（11）连通，轴向加压缸体（311）右端设有端盖（314），所述活塞杆（313）与右端盖（314）之间固定有回位弹簧（315），所述轴向加压缸体（311）的右端的液压腔（318）通过轴向进液管（316）连接有液压泵（317）。

4.如权利要求3所述的用于岩石试件的带压注浆试验装置，其特征在于：所述压力室缸体（131）左、右两端均设有法兰，所述压力室缸体（131）左端的法兰连接有密封盖板（41），所述压力室缸体（131）右端与所述轴向加压缸体（311）之间通过法兰相连接，所述压力室缸体（131）左端与密封盖板（41）之间及压力室缸体（131）右端与轴向加压缸体（311）之间均设有密封垫（42）。

5.如权利要求4所述的用于岩石试件的带压注浆试验装置，其特征在于：所述密封盖板（41）通过若干个螺钉连接有第一基础（51），所述注浆装置（12）包括注浆泵（121）及与注浆泵（121）连接的浆液输送管（122），浆液输送管（122）另一端穿过所述第一基础（51）及密封盖板（41）与所述试件腔（11）连通，所述端盖（314）通过螺钉连接有第二基础（61），所述轴向进液管（316）穿过所述第二基础（61）与所述液压腔（318）连通。

6.如权利要求5所述的用于岩石试件的带压注浆试验装置，其特征在于：所述第二基础（61）由若干基础连接构件（611）依次排列组成，相邻两基础连接构件（611）之间均通过螺栓连接。

7.采用上述权利要求1-6任一所述用于岩石试件的带压注浆试验装置进行试验的方法，其特征在于，包括下述步骤：1）将试件放入试件腔（11）内，然后将试验装置安装好，2）对试件进行横向及轴向加载，当横向、轴向加载均达到设定值并均保持稳定后，向试件腔（11）内注浆，注浆过程中，横向、轴向压力不变，当注浆压力达到设定值时停止注浆，3）待试件有效固结后取出试件，直接取芯打磨成为标准试件。

8.如权利要求7所述试验方法，其特征在于：在所述步骤1）中，先在所述试件腔（11）内铺油纸，然后将试件放在所述油纸上。

9.如权利要求8所述试验方法，其特征在于：在所述步骤2）中，先横向加载再轴向加载，横向加载通过所述围压加压装置（21）进行，通过所述围压加压装置（21）的围压加压泵（211）向所述压力室（13）内加压，使压力室（13）内的压力达到设定值。