CN113049449A - 基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置及方法。该试验装置包括透明岩体材料加工装置、加载装置、监测装置、钻孔装置、注浆装置；加载装置为多场耦合微机电液伺服岩体三轴压力机；监测装置包括声发射检测装置、低电阻测试仪、高速摄相机、聚乙烯绝缘板、导电铜片、声发射探头、导线、数据处理器、计算机；钻孔装置；注浆装置。本发明利用材料的透明特性，通过透明岩体观察到注浆材料在其岩体内的扩散方式，克服了岩体内部无法观察到的黑箱问题；改善了通过声发射或CT扫描等监测设备在信息转换过程中的失真问题，实现了对无机浆液围岩内部扩散机理的研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置及方法，属于注浆试验设备技术领域。
背景技术
目前井下矿产资源开采、隧道建设等工程活动均需要开掘巷道，当岩溶水或裂隙水达到一定压力时，则可能出现突水、涌泥灾害，影响施工工期甚至威胁施工人员的安全。工程上通常采用注浆法防治隧道突水、涌泥灾害。无机注浆材料作为用途最广的注浆材料，它的原材料来源广泛、便宜、加工方便，在注浆领域有相当大的重要性。
无机注浆材料多为颗粒型注浆材料，适用于大一些的裂缝注浆使用，像破碎围岩注浆，锚固注浆等。然而我们对于其在破碎围岩中的扩散方式并没有完全研究透彻，目前主要通过理论分析、实验室相似模拟实验、数值模拟以及现场实测等。理论分析方法与数值模拟实验由于模型简化常常导致与实际情况有较大偏差，而常规的相似模拟实验与现场实测手段均无法观察到围岩的内部裂隙变化，更无法准确获得注浆材料在围岩中的扩散方式，这些因素均限制了注浆加固技术的研究与发展。
发明内容
本发明旨在提供一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置及方法。
本试验装置及方法利用了材料的透明特性，通过透明岩体观察到注浆材料在其岩体内的扩散方式，克服了岩体内部无法观察到的黑箱问题；改善了通过声发射或CT扫描等监测设备在信息转换过程中的失真问题，实现了对无机浆液围岩内部扩散机理的研究。
本发明提供了一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，包括透明岩体材料加工装置、加载装置、监测装置、钻孔装置、注浆装置、固定连接装置；
所述透明岩体材料加工装置，包括框型试验台壁和压力机，压力机通过支柱固定在底面的水平钢板上；压力机为两柱式压力机；试验台底面为一个水平的钢铁底板，在底板中心设有一个横截面为正方形的固定钢板，固定钢板中部为空心结构，空心结构的截面为正方形截面，用于固定框型试验台壁；所述框型试验台壁包括左右两侧板壁和前后两侧板壁，二者通过正反锁固定，四块板壁围成一个截面为正方形的空间；固定钢板通过4个螺丝扣固定在底部的水平底板上；四块板壁分为两两一组，其中一组设置正锁扣，另一组设置反锁扣，通过正反锁将四块板壁锁死；
所述加载装置为多场耦合微机电液伺服岩体三轴压力机；
所述监测装置包括声发射检测装置、低电阻测试仪、高速摄相机、聚乙烯绝缘板、导电铜片、声发射探头、导线、数据处理器和计算机；透明岩体模型位于加载装置三轴压力机的上、下压板之间，在压力机的下压板上方垫上聚乙烯绝缘板，在透明岩体模型上、下端面贴有导电铜片，透明岩体模型放置到聚乙烯绝缘板上，在透明岩体模型上方设置同样的聚乙烯绝缘板；低电阻测试仪、高速摄像机放置在压力机前方，导电铜片与低电阻测试仪进行连接，将声发射探头与四棱柱透明岩体模型用AB胶连接，声发射探头另一端与声发射检测装置相连，然后与数据处理器及计算机相连接；
所述钻孔装置，为一根T型薄钢管；
所述注浆装置，采用无机注浆材料注浆装置；注浆装置包括：A液槽、B液槽、搅拌机、阀门、泥浆泵、输浆管，注浆管；A、B液槽上方均设置可拆卸的盖子；A液槽、B液槽与搅拌机相连，A、B液槽与搅拌机之间设置阀门；搅拌机通过管道与泥浆泵相连，两者之间设置阀门；输浆管与泥浆泵相连；输浆管另一端与注浆管相连。
所述固定连接装置，包括试验台，在试验台上垂直放置4根角钢，透明岩体模型放置在该角钢组成的空间内，每根角钢底部含有4个螺丝孔，用螺丝将角钢与试验台相连；在试验台的纵向水平中心线，在角钢右边设置两个窄钢板，钢板上方设有圆形孔，钢板下方设置有螺丝孔，用螺丝将钢板与试验台相连；在试验台纵向水平正前方，正对透明岩体模型放置一台高速摄像机；
上述装置中，所述透明岩体材料加工装置的底板，其中部设置一个正方形凸台，正方形凸台横截面积为正方形，凸台的厚度与固定钢板厚度一致，凸台边缘与固定钢板内截面之间存在与板壁厚度一致的空隙，用于固定试验台板壁，使得四块板壁都能够紧密的嵌套入底板的凸块与固定钢板之间的空隙中。
上述装置中，所述试验台支柱底部设置有平衡螺丝，所述平衡螺丝设置为可自由微调高度的平衡螺丝。
上述装置中，所述注浆浆液为无机浆液，包括水泥单液浆、水泥-水玻璃双液注浆等。
上述装置中，钻孔管、注浆管都通过木制桌面上两个窄钢板上的圆形孔固定；与螺丝孔连接的桌板处均设置凹槽，使用环氧乙酯材料，将螺丝孔与桌板连接处的的凹槽抹平。
本发明提供了一种透明岩体的无机注浆材料扩散试验的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
（1）准备所需要的材料，包括透明岩体所需材料、注浆浆液所需材料；
（2）配制透明岩体材料，根据岩石力学试验得到的强度参数和相似理论，按照相似比计算相似模拟材料，采用液体石蜡、正十三烷溶液及硅粉，配比出满足相似比折算出来的强度的透明岩体材料；根据需要的注浆参数，进行注浆实验，采用合适的无机注浆材料，配比出满足注浆参数的注浆材料；
（3）试件浇筑成型，将步骤（2）中配比并搅拌均匀的透明岩体材料放置为变粘稠至胶体状，即当材料变形性质似橡皮泥时，具有较强的可塑性，此时将材料倒入透明岩体材料加工装置的框型试验台壁中，将压力机的压力调制到步骤（2）算好的压力，对透明岩体模型经恒压养护，24小时后，料浆固结完全，并具有符合强度相似比的力学强度，通过拆除试验台四周的板壁，取下已浇筑成型的透明岩体，置于通风处，定期养护，自然风干；风干后用磨石机将试件上下两端面磨平，要求试件两端面不平行度不得大于0.01mm，试件上下端面垂直于其四个侧面，最大偏差应不大于0.25°，试件四个侧面应光滑而平整，相邻侧面两两相互垂直；按上述步骤制作1个正方体透明岩体模型1个，编为对照组1；
（4）试件预压裂，使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机，将步骤（3）制得的透明岩体模型放置于压力机的上、下压板之间，在压力机的下压板上方垫上聚乙烯绝缘板，将透明岩体模型上、下端面贴好导电铜片，并放置到聚乙烯绝缘板上，在透明岩体模型上方与上压板接触处设置同样的聚乙烯绝缘板；监测装置放置在透明岩体模型前方，导电铜片与低电阻测试仪进行连接，将声发射探头与透明岩体模型用AB胶连接，声发射探头另一端与声发射检测装置相连，然后与数据处理器及计算机相连接；
对步骤（3）得到的透明岩体模型进行单轴压缩直至透明岩体模型压裂破坏；利用高速摄像机分析压缩过程中试件内裂隙的分布及扩展状况，获得制作预制裂隙试件需要的压力；
（5）制作预制裂隙试件：根据步骤（3）所述的试件浇筑成型过程以及步骤（4）得到的相应裂隙所需要的压力，使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机对透明岩体模型进行预压裂，得到相应的预制裂隙试件；
（6）注浆装置的准备，将透明岩体模型放置在固定装置上，先通过钻空管钻取需要的孔，再采用双液注浆装置，并通过步骤（2）计算得到的注浆材料配比，选择最佳配比，加入注浆装置，进行注浆实验；
（7）监测：将步骤（6）准备好的无机浆液在注浆装置压力的作用下注入预制裂隙试件，注入时，同时打开高速摄像机，记录试验数据；
通过采用不同的压裂方式，得到含有不同方向、不同角度裂缝的预制裂隙试件，以探究无机浆液在透明岩体不同裂缝下的扩散方式及扩散半径；
通过改变注浆泵的注浆压力，以探究不同注浆压力下的无机浆液在透明岩体中的扩散方式及扩散半径。
上述方法中，制备透明岩体材料的原料质量配比为：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1：（0.7-0.9）：（1.1-1.3）。
上述方法中，制备透明岩体材料的原料质量配比：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1:0.855:1.2，此时透明岩体材料性能最佳，透明度最好。
上述方法中，所述步骤（4）和（5）中，透明岩体裂隙的加载方式，对透明岩体模型进行一维加载，可以得到单方向的裂隙；进行二维加载，通过其垂直两个面的压力不同制造斜向的裂隙；真三轴加载预制不同方向、不同角度的裂隙，根据不同的需要选择不同的压力方式，得到相应的预制裂隙试件。
本发明的有益效果：
本试验装置及方法突破了常规围岩注浆时无法观察浆液在其内部的扩散状况的瓶颈，
利用了材料的透明特性，通过透明岩体观察到注浆材料在其岩体内的扩散方式，克服了岩体内部无法观察到的黑箱问题；改善了通过声发射或CT扫描等监测设备在信息转换过程中的失真问题，实现了对无机浆液围岩内部扩散机理的研究，对注浆浆液在围岩裂隙中的扩散方式具有重要意义。
附图说明
图1透明岩体材料加工装置；
图2透明岩体材料加工装置的4块板壁锁止示意图；
图3透明岩体材料加工装置底部结构示意图；
图4透明岩体裂隙加载示意图；
图5 固定透明岩体材料及监测注浆浆液扩散方式的装置；
图6 L型铁柱与桌面的连接关系三视图；
图7窄钢板与桌面的连接关系三视图；
图8透明岩体钻孔示意图；
图9透明岩体注浆示意图；
图10注浆浆液扩散方式示意图；
图中1-两柱式压力机；2-控制台；3-左右两侧板壁；4-前后两侧板壁；5-正方形凸台；6-螺丝；7-底板；8-平衡螺丝；9-固定钢板、10-支柱；11-上压板；12-聚乙烯绝缘板；13-导电铜片；14-声发射探头；15-透明岩体模型；16-下压板；17-预制裂隙；18-低电阻测试仪；19-声发射检测装置；20-数据处理器；21计算机；22-高速摄像机；23-导线；24-角钢；25-螺丝；26-窄钢柱；27-试验台；28-高速摄像机；29-钻孔管；30-A液槽；31-B液槽；32-搅拌机；33-阀门；34-泥浆泵；35-输浆管；36-注浆管。
具体实施方式
如图1~10所示，一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于：包括透明岩体材料加工装置、加载装置、监测装置、钻孔装置、注浆装置、固定连接装置；
所述透明岩体材料加工装置，包括框型试验台壁和压力机，压力机通过支柱固定在底面的水平钢板上；压力机为两柱式压力机1；试验台底面为一个水平的钢铁底板7，在底板中心设有一个横截面为正方形的固定钢板9，固定钢板9中部为空心结构，空心结构的截面为正方形截面，用于固定框型试验台壁；所述框型试验台壁包括左右两侧板壁3和前后两侧板壁4，二者通过正反锁固定，四块板壁围成一个截面为正方形的空间；固定钢板9通过4个螺丝6固定在底部的水平底板7上；四块板壁分为两两一组，其中一组设置正锁扣，另一组设置反锁扣，通过正反锁将四块板壁锁死；
所述加载装置为多场耦合微机电液伺服岩体三轴压力机；
所述监测装置包括声发射检测装置18、低电阻测试仪19、高速摄相机22、聚乙烯绝缘板12、导电铜片13、声发射探头14、导线23、数据处理器20和计算机21；透明岩体模型位于加载装置三轴压力机的上压板11、、下压板16之间，在压力机的下压板16上方垫上聚乙烯绝缘板12，在透明岩体模型上、下端面贴有导电铜片13，透明岩体模型放置到聚乙烯绝缘板13上，在透明岩体模型上方设置同样的聚乙烯绝缘板13；低电阻测试仪19、高速摄像机放置22在压力机前方，导电铜片13与低电阻测试仪19进行连接，将声发射探头14与透明岩体模型15用AB胶连接，声发射探头14另一端与声发射检测装置18相连，然后与数据处理器20及计算机21相连接；
所述固定连接装置，包括透明岩体模型固定装置及钻孔管、注浆管固定装置。所述装置包括：试验台27上放置4根角钢24，透明岩体模型位于角钢形成的空间内，每根角钢24底部含有4个螺丝孔，用螺丝25将角钢24与试验台27相连；在试验台27的纵水平中心线，在角钢24右边，设置两个窄钢板26，钢板上方设有圆形孔，钢板下方设置有螺丝孔，用螺丝25将钢板26与试验台27相连；在试验台纵向水平正前方，正对透明岩体模型16放置一台高速摄像机15；
所述钻孔装置，为一根T型薄钢管29；
所述注浆装置，采用无机注浆材料注浆装置；注浆装置包括：A液槽30、B液槽31、搅拌机32、阀门33、泥浆泵34、输浆管35，注浆管36；A、B液槽上方均设置可拆卸的盖子；A液槽30、B液槽31与搅拌机32相连，A液槽30、B液槽31与搅拌机32之间设置阀门33；搅拌机32通过管道与泥浆泵34相连，两者之间设置阀门33；输浆管35与泥浆泵34相连；输浆管35另一端与注浆管36相连；
上述装置中，所述透明岩体材料加工装置底部水平的底板7，在铸造时设置一个正方形凸台5，正方形凸台5横截面积为正方形且位于底板7中间，正方形凸台5的厚度与固定钢板9厚度一致，正方形凸台5边缘与固定钢板9内截面之间存在与板壁厚度一致的空隙，用于固定试验台板壁3、4，使得四块板壁都能够紧密的嵌套入底板的正方形凸台5与固定钢板9之间的空隙中。
上述装置中，所述试验台支柱底部设置有平衡螺丝8，所述平衡螺丝8设置为可自由微调高度的平衡螺丝。
上述装置中，钻孔管、注浆管都通过木制桌面上两个窄钢板20上的圆形孔固定；与螺丝孔连接的桌板处均设置凹槽，使用环氧乙酯材料，将螺丝孔与桌板连接处的的凹槽抹平。
采用上述装置实施透明岩体的无机注浆材料扩散试验的方法，包括以下步骤：
（1）准备所需要的材料，包括透明岩体所需材料、注浆浆液所需材料；
（2）配制透明岩体材料，根据岩石力学试验得到的强度参数和相似理论，按照相似比计算相似模拟材料，采用液体石蜡、正十三烷溶液及硅粉，配比出满足相似比折算出来的强度的透明岩体材料；根据需要的注浆参数，进行注浆实验，采用合适的无机注浆材料，配比出满足注浆参数的注浆材料；
（3）试件浇筑成型（见图1所示），将步骤（2）中配比并搅拌均匀的透明岩体材料放置为变粘稠至胶体状，即当材料变形性质似橡皮泥时，具有较强的可塑性，此时将材料倒入透明岩体材料加工装置的框型试验台壁中，将压力机的压力调制到步骤（2）算好的压力，对透明岩体模型经恒压养护，24小时后，料浆固结完全，并具有符合强度相似比的力学强度，通过拆除试验台四周的板壁，取下已浇筑成型的透明岩体，置于通风处，定期养护，自然风干；风干后用磨石机将试件上下两端面磨平，要求试件两端面不平行度不得大于0.01mm，试件上下端面垂直于其四个侧面，最大偏差应不大于0.25°，试件四个侧面应光滑而平整，相邻侧面两两相互垂直；按上述步骤制作1个正方体透明岩体模型1个，编为对照组1；
（4）试件预压裂（见图4所示），使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机，将步骤（3）制得的透明岩体模型放置于压力机的上、下压板之间，在压力机的下压板上方垫上聚乙烯绝缘板，将透明岩体模型上、下端面贴好导电铜片，并放置到聚乙烯绝缘板上，在透明岩体模型上方与上压板接触处设置同样的聚乙烯绝缘板；监测装置放置在透明岩体模型前方，导电铜片与低电阻测试仪进行连接，将声发射探头与透明岩体模型用AB胶连接，声发射探头另一端与声发射检测装置相连，然后与数据处理器及计算机相连接；对步骤（3）得到的透明岩体模型进行单轴压缩直至四棱柱透明岩体模型压裂破坏；利用高速摄像机分析压缩过程中试件内裂隙的分布及扩展状况，获得制作预制裂隙试件需要的压力；
图4为透明岩体裂隙加载示意图；通过透明岩体材料加工装置制成的透明岩体模型15位于上压板11和下压板16之间，四棱柱透明岩体模型15底部通过导电铜片13、聚乙烯绝缘板12与下压板16接触，顶部通过导电铜片13、聚乙烯绝缘版12与上压板11接触，上压板11上方与压力机接触，下压板16位于水平试验台上方；透明岩体模型15外侧面上均匀设有声发射探头14；
（5）制作预制裂隙试件：根据步骤（3）所述的试件浇筑成型过程以及步骤（4）得到的相应裂隙所需要的压力，使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机对透明岩体模型进行预压裂，得到相应的预制裂隙试件；
（6）注浆装置的准备（见图5所示），将透明岩体模型放置在固定装置上，先通过钻空管钻取需要的孔，再采用无机注浆材料注浆装置，水泥放入A液槽、水玻璃放入B液槽，并通过步骤（2）计算得到的注浆材料配比，选择最佳配比，加入注浆装置，进行注浆实验；
（7）监测：将步骤（6）准备好的无机浆液在注浆装置压力的作用下注入预制裂隙试件，注入时，同时打开高速摄像机，记录试验数据；
通过采用不同的压裂方式，得到含有不同方向、不同角度裂缝的预制裂隙试件，以探究无机浆液在透明岩体不同裂缝下的扩散方式及扩散半径；
通过改变注浆泵的注浆压力，以探究不同注浆压力下的无机浆液在透明岩体中的扩散方式及扩散半径。
上述方法中，所述无机注浆材料为水泥和水玻璃浆液，其中水泥：水玻璃=1：1。
上述方法中，制备透明岩体材料的原料质量配比为：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1：（0.7-0.9）：（1.1-1.3）。进一步地，制备透明岩体材料的原料质量配比：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1:0.855:1.2，此时透明岩体材料性能最佳，透明度最好。
所述步骤（4）和（5）中，透明岩体裂隙的加载方式，对透明岩体模型进行一维加载，可以得到单方向的裂隙；进行二维加载，通过其垂直两个面的压力不同制造斜向的裂隙；真三轴加载预制不同方向、不同角度的裂隙，根据不同的需要选择不同的压力方式，得到相应的预制裂隙试件。
Claims (9)
1.一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于：包括透明岩体材料加工装置、加载装置、监测装置、钻孔装置、注浆装置、固定连接装置；
所述透明岩体材料加工装置，包括框型试验台壁和压力机，压力机通过支柱固定在底面的水平钢板上；压力机为两柱式压力机；试验台底面为一个水平的钢铁底板，在底板中心设有一个横截面为正方形的固定钢板，固定钢板中部为空心结构，空心结构的截面为正方形截面，用于固定框型试验台壁；所述框型试验台壁包括左右两侧板壁和前后两侧板壁，二者通过正反锁固定，四块板壁围成一个截面为正方形的空间；固定钢板通过4个螺丝扣固定在底部的水平底板上；四块板壁分为两两一组，其中一组设置正锁扣，另一组设置反锁扣，通过正反锁将四块板壁锁死；
所述加载装置为多场耦合微机电液伺服岩体三轴压力机；
所述监测装置包括声发射检测装置、低电阻测试仪、高速摄相机、聚乙烯绝缘板、导电铜片、声发射探头、导线、数据处理器和计算机；透明岩体模型位于加载装置三轴压力机的上、下压板之间，在压力机的下压板上方垫上聚乙烯绝缘板，在透明岩体模型上、下端面贴有导电铜片，透明岩体模型放置到聚乙烯绝缘板上，在透明岩体模型上方设置同样的聚乙烯绝缘板；低电阻测试仪、高速摄像机放置在压力机前方，导电铜片与低电阻测试仪进行连接，将声发射探头与四棱柱透明岩体模型用AB胶连接，声发射探头另一端与声发射检测装置相连，然后与数据处理器及计算机相连接；
所述钻孔装置，为一根T型薄钢管；
所述注浆装置，采用无机注浆材料注浆装置；注浆装置包括：A液槽、B液槽、搅拌机、阀门、泥浆泵、输浆管，注浆管；A、B液槽上方均设置可拆卸的盖子；A液槽、B液槽与搅拌机相连，A、B液槽与搅拌机之间设置阀门；搅拌机通过管道与泥浆泵相连，两者之间设置阀门；输浆管与泥浆泵相连；注浆管与泥浆泵相连；
所述固定连接装置，包括试验台，在试验台上垂直放置4根角钢，透明岩体模型放置在该角钢组成的空间内，每根角钢底部含有4个螺丝孔，用螺丝将角钢与试验台相连；在试验台的纵向水平中心线，在角钢右边设置两个窄钢板，钢板上方设有圆形孔，钢板下方设置有螺丝孔，用螺丝将钢板与试验台相连；在试验台纵向水平正前方，正对透明岩体模型放置一台高速摄像机。
2.根据权利要求1所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于，所述透明岩体材料加工装置的底板，其中部设置一个正方形凸台，正方形凸台横截面积为正方形，凸台的厚度与固定钢板厚度一致，凸台边缘与固定钢板内截面之间存在与板壁厚度一致的空隙，用于固定试验台板壁，使得四块板壁都能够紧密的嵌套入底板的凸块与固定钢板之间的空隙中。
3.根据权利要求1所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于，所述试验台支柱底部设置有平衡螺丝，所述平衡螺丝设置为可自由微调高度的平衡螺丝。
4.根据权利要求1所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于，选用的注浆浆液为无机浆液，包括水泥单液浆或水泥-水玻璃双液注浆。
5.根据权利要求1所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于，钻孔管、注浆管都通过木制桌面上两个窄钢板上的圆形孔固定；与螺丝孔连接的桌板处均设置凹槽，使用环氧乙酯材料，将螺丝孔与桌板连接处的的凹槽抹平。
6.一种基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验方法，采用权利要求1-5任一项所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备所需要的材料，包括透明岩体所需材料、注浆浆液所需材料；
（2）配制透明岩体材料，根据岩石力学试验得到的强度参数和相似理论，按照相似比计算相似模拟材料，采用液体石蜡、正十三烷溶液及硅粉，配比出满足相似比折算出来的强度的透明岩体材料；根据需要的注浆参数，进行注浆实验，采用合适的无机注浆材料，配比出满足注浆参数的注浆材料；
（3）试件浇筑成型，将步骤（2）中配比并搅拌均匀的透明岩体材料放置为变粘稠至胶体状，即当材料变形性质似橡皮泥时，具有较强的可塑性，此时将材料倒入透明岩体材料加工装置的框型试验台壁中，将压力机的压力调制到步骤（2）算好的压力，对透明岩体模型经恒压养护，24小时后，料浆固结完全，并具有符合强度相似比的力学强度，通过拆除试验台四周的板壁，取下已浇筑成型的透明岩体，置于通风处，定期养护，自然风干；风干后用磨石机将试件上下两端面磨平，要求试件两端面不平行度不得大于0.01mm，试件上下端面垂直于其四个侧面，最大偏差应不大于0.25°，试件四个侧面应光滑而平整，相邻侧面两两相互垂直；按上述步骤制作1个正方体透明岩体模型1个，编为对照组1；
（4）试件预压裂，使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机，将步骤（3）制得的透明岩体模型放置于压力机的上、下压板之间，在压力机的下压板上方垫上聚乙烯绝缘板，将透明岩体模型上、下端面贴好导电铜片，并放置到聚乙烯绝缘板上，在透明岩体模型上方与上压板接触处设置同样的聚乙烯绝缘板；监测装置放置在透明岩体模型前方，导电铜片与低电阻测试仪进行连接，将声发射探头与透明岩体模型用AB胶连接，声发射探头另一端与声发射检测装置相连，然后与数据处理器及计算机相连接；
对步骤（3）得到的透明岩体模型进行单轴压缩直至透明岩体模型压裂破坏；利用高速摄像机分析压缩过程中试件内裂隙的分布及扩展状况，获得制作预制裂隙试件需要的压力；
（5）制作预制裂隙试件：根据步骤（3）所述的试件浇筑成型过程以及步骤（4）得到的相应裂隙所需要的压力，使用多场耦合微机电液伺服岩石三轴压力机对透明岩体模型进行预压裂，得到相应的预制裂隙试件；
（6）注浆装置的准备，将透明岩体模型放置在固定装置上，先通过钻空管钻取需要的孔，再采用双液注浆装置，并通过步骤（2）计算得到的注浆材料配比，选择最佳配比，加入注浆装置，进行注浆实验；
（7）监测：将步骤（6）准备好的无机浆液在注浆装置压力的作用下注入预制裂隙试件，注入时，同时打开高速摄像机，记录试验数据；
通过采用不同的压裂方式，得到含有不同方向、不同角度裂缝的预制裂隙试件，以探究无机浆液在透明岩体不同裂缝下的扩散方式及扩散半径；
通过改变注浆泵的注浆压力，以探究不同注浆压力下的无机浆液在透明岩体中的扩散方式及扩散半径。
7.根据权利要求6所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验方法，其特征在于：制备透明岩体材料的原料质量配比为：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1：（0.7-0.9）：（1.1-1.3）。
8.根据权利要求7所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验方法，其特征在于：制备透明岩体材料的原料质量配比：液体石蜡：正十三烷溶液：硅粉=1:0.855:1.2，此时透明岩体材料性能最佳，透明度最好。
9.根据权利要求6所述的基于透明岩体的无机注浆材料扩散试验方法，其特征在于：所述步骤（4）和（5）中，透明岩体裂隙的加载方式，对透明岩体模型进行一维加载，得到单方向的裂隙；进行二维加载，通过其垂直两个面的压力不同制造斜向的裂隙；真三轴加载预制不同方向、不同角度的裂隙，根据不同的需要选择不同的压力方式，得到相应的预制裂隙试件。
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