CN114018707A - 冒落带破碎岩体加压注浆试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冒落带破碎岩体加压注浆试验装置及其试验方法，所述试验装置包括：缸筒组件，缸筒组件内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔；压头组件，压头组件可上下移动地设于缸筒组件，加压设备适于与压头组件相连以对压头组件施加压力，压头组件的一部分伸入至容纳腔内且位于破碎岩体的上方；其中，缸筒组件和压头组件中的一个上形成有注浆通道，注浆通道与容纳腔连通，注浆通道的入口处适于连接用于注浆的注浆泵。根据本发明的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，可以为室内环境下的注浆试验提供与实际工程中的注浆过程相接近的压力环境，这样对胶结体进行后续的单轴或三轴实验所得出的实验数据会更加准确，能够为实际工程提供更高的参考价值。

Description

冒落带破碎岩体加压注浆试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及采空区冒落带破碎岩体注浆加固研究技术领域，尤其是涉及一种冒落带破碎岩体加压注浆试验装置及其试验方法。

背景技术

对采空区的研究起始于上世纪八十年代，并形成了矿山开采沉陷学等学科。煤层开采后，其上覆盖层形成冒落带、裂缝带、弯曲带。冒落带是指由煤层开采引起的上覆岩层破裂并向采空区冒落的那部分岩层，随着工作面的而向前推进，采空区的冒落带在自重应力及其上覆岩层的作用下，产生向下移动和弯曲，当其内部应力超过岩层的极限抗拉强度时，冒落带首先断裂破碎，然后相继垮落，如果桥梁路基等建筑物的上部荷载传递到冒落带上，势必造成上部结构的整体塌陷或不均匀沉降，导致结构的破损或破坏。目前，对于采空区加固，常采用注浆充填法。主要原理是通过在地表钻孔，使用压力泵等注浆设备将浆液注入到岩体裂隙，在内部形成浆液结石体，充填岩体内部空隙，达到增强岩体承载能力和抗变形能力的目的。岩体不再发生垮落、塌陷等破坏现象，从而有效减免由于采空区开采沉陷引起的地表沉降变形对建筑物、道路、桥梁等设施产生破坏。

在实际工程运用中，冒落带岩石的物理力学性质，地层应力，岩石的破碎程度等都会对注浆结果产生影响，为了确保注浆效果能够满足工程要求，需要对破碎岩石注浆体进行强度变形等室内试验，得到所需的注浆体强度参数，变形参数等相关数据。

但是，目前室内注浆试验还存在一定的局限性，与实际工程中注浆压力相差较大等问题，试验中得出的数据与真实情况差距较大，对工程的参考价值不大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，所述试验装置可以使得浆液和破碎岩体可以外压作用下充分且均匀混合并形成胶结体。

本发明还在于提出一种用于上述冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的试验方法。

根据本发明的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，包括：缸筒组件，所述缸筒组件内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔；压头组件，所述压头组件可上下移动地设于所述缸筒组件，加压设备适于与所述压头组件相连以对所述压头组件施加压力，所述压头组件的一部分伸入至所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方；其中，所述缸筒组件和所述压头组件中的一个上形成有注浆通道，所述注浆通道与所述容纳腔连通，所述注浆通道的入口处适于连接用于注浆的注浆泵。

根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，利用缸筒组件的容纳腔用于模拟矿物采空区，试验装置的注浆过程可以模拟真实的冒落带破碎岩石注浆过程，而浆液和破碎岩体混合后的胶结体可以模拟真实的采空区填充体，而通过为缸筒组件设置压头组件，可以在注浆的同时施加轴压，使得浆液和破碎岩体可以外压作用下充分且均匀混合并形成胶结体，如此，本发明的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置可以为室内环境下的注浆试验提供与实际工程中的注浆过程相接近的压力环境，这样对胶结体进行后续的单轴或三轴实验所得出的实验数据会更加准确，能够为实际工程提供更高的参考价值。

进一步地，所述压头组件的下表面为适于与所述破碎岩体接触的抵压面，所述抵压面在参考面的投影与所述容纳腔在所述参考面的投影大致重合，所述参考面平行于水平面。

根据本发明的一些实施例，所述压头组件包括：沿上下方向延伸的传立柱，所述注浆通道形成于所述传立柱，所述传立柱的上端适于与所述加压设备相连；压头，所述压头连接在所述传立柱的下端，所述压头位于所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方。

进一步地，所述注浆通道包括：注入通道，所述注入通道形成在所述传立柱的上部且贯穿所述传立柱的外周壁；导流通道，所述导流通道沿上下方向延伸且位于所述传立柱的中轴线上，所述导流通道的上端与所述注入通道连通，所述导流通道的下端贯穿所述传立柱的下端面。

在一些实施例中，所述缸筒组件包括：缸筒；上盖部件和底座部件，所述上盖部件和底座部件分别盖设在所述缸筒的上下两端，所述上盖部件可拆卸地连接于所述缸筒，所述上盖部件、所述缸筒和所述底座部件之间共同限定出所述容纳腔，所述上盖部件形成有导向通道，所述传立柱可上下移动地穿设于所述导向通道。

进一步地，所述底座部件上形成有出浆通道，所述出浆通道的出口处适于连接用于检测容纳腔内是否注满浆液的检测装置，所述检测装置与所述注浆泵通讯。

更进一步地，所述检测装置包括：承接容器，所述承接容器用于承接从所述出浆通道的出口排出的浆液；称重仪器，所述承接容器设在所述称重仪器上，所述称重仪器用于称量所述承接容器内所承接的浆液的重量；控制器，所述控制器与所述称重仪器电连接，所述控制器与所述注浆泵之间通讯，所述控制器用于计算所述承接容器内浆液的重量随时间的变化关系，在所述承接容器内浆液的重量的随时间变化成线性关系时，所述注浆泵停止注浆。

在一些实施例中，所述底座部件包括：底座，所述底座上形成有流出通道，所述流出通道贯穿所述底座的外周壁；透水板，所述透水板设在所述底座的上表面，所述透水板与所述底座之间限定出与所述流出通道连通的出浆腔，所述透水板上形成有多个沿上下方向贯穿所述透水板的出浆孔，每个所述出浆孔连通所述容纳腔和所述出浆腔。

进一步地，所述透水板的下表面形成有出浆凹槽，所述出浆凹槽的顶壁上形成有所述出浆孔，所述出浆凹槽的内壁与所述底座之间限定出所述出浆腔。

跟进一步地，所述出浆凹槽包括：环形凹槽，所述环形凹槽沿所述透水板的周向延伸，所述环形凹槽为多个且沿所述透水板的径向间隔排布；径向凹槽，所述径向凹槽沿所述透水板的径向延伸，所述径向凹槽为多个且沿所述透水板的周向间隔排布，每个所述径向凹槽与每个所述环形凹槽均相交且连通；所述环形凹槽的顶壁和所述径向凹槽的顶壁均形成有所述出浆孔。

根据本发明的一些实施例，所述注浆泵的注浆压力可调。

根据本发明第二方面的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的试验方法，所述冒落带破碎岩体加压注浆试验装置包括缸筒组件和压头组件，所述缸筒组件内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔，所述压头组件可上下移动地设于所述缸筒组件，所述压头组件包括沿上下方向延伸的传立柱以及压头，所述传立柱上形成有注浆通道，所述注浆通道与所述容纳腔连通，所述压头连接在所述传立柱的下端，所述压头位于所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方，所述底座部件上形成有出浆通道，所述缸筒组件包括缸筒、上盖部件和底座部件，所述上盖部件和底座部件分别盖设在所述缸筒的上下两端，所述上盖部件可拆卸地连接于所述缸筒，所述上盖部件、所述缸筒和所述底座部件之间共同限定出所述容纳腔，所述上盖部件形成有导向通道，所述传立柱可上下移动地穿设于所述导向通道，所述试验方法包括如下步骤：将破碎岩体放入所述容纳腔内；将传立柱的上端连接于加压设备、将注浆泵连接于所述注浆通道的入口、将用于检测所述容纳腔内是否注满浆液的检测装置连接于所述出浆通道的出口；所述加压设备开启，对压头组件进行加压，达到预设压力后维持在所述预设压力；所述注浆泵开启，对所述容纳腔注浆，所述检测装置检测所述容纳腔内是否注满浆液，在所述检测装置检测所述容纳腔内注满浆液时，所述注浆泵停止注浆；所述加压设备关闭，待所述容纳腔内的注浆体稳定后，取出破碎岩样胶结体。

根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的试验方法，通过采用上述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，在注浆时对破碎岩体和注浆液施加压力，使得破碎岩体和注浆液的混合凝固过程更加接近于真实的采空区填充注浆施工环境，有利于后续的胶结体实验分析得出的试验结果更加准确，更具参考性，可以反映出在不同地层应力下冒落带破碎岩石的固结效果，可广泛用于桥梁，隧道，公路等领域。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的一个角度的示意图；

图2是根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的剖视图；

图3是根据本发明实施例的透水板的示意图；

图4是根据本发明实施例的底座的示意图；

图5是根据本发明实施例的缸筒的示意图；

图6是根据本发明实施例的上盖的示意图；

图7是根据本发明实施例的导向端盖的示意图。

附图标记：

冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100：

缸筒组件1，容纳腔11，

缸筒12，第一半筒121，第一接耳122，第二半筒123，第二接耳124，

上盖部件13，上盖131，第二安装凹槽1311，导向端盖132，导向通道133，

底座部件14，底座141，流出通道1411，第一安装凹槽1412，透水板142，出浆孔1421，出浆凹槽1422，环形凹槽1423，径向凹槽1424，

立柱15，

压头组件2，传立柱21，插接部211，注浆通道212，注入通道213，导流通道214，压头22，安装孔221。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图7描述根据本发明第一方面实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100。

参考图1和图2，根据本发明第一方面实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100，包括：缸筒组件1和压头组件2。

具体地，缸筒组件1内限定出容纳腔11，容纳腔11可以用于容纳破碎岩体，此处的容纳腔11可以模拟矿物开采(例如煤层开采)后的采空区；压头组件2可上下移动地设于缸筒组件1，例如压头组件2可以沿缸筒组件1的轴向(即上下方向)往复运动，加压设备适于与压头组件2相连以对压头组件2施加压力，压头组件2的一部分伸入至容纳腔11内且位于破碎岩体的上方，如此，压头组件2可以将加压设备施加的压力传递给破碎岩体，以对岩样施压；其中，缸筒组件1和压头组件2中的一个上形成有注浆通道212，例如，可以是缸筒组件1上形成有注浆通道212，也可以是压头组件2上形成有注浆通道212，注浆通道212的出口可以与容纳腔11连通，注浆通道212的入口处适于连接用于注浆的注浆泵(图未示出)，如此，注浆泵通过注浆通道212向容纳腔11内注浆，从而模仿实际的采空区填充工程中的注浆过程。

例如图2所示，缸筒组件1限定出圆柱形的容纳腔11，容纳腔11内盛装有破碎岩体，压头组件2沿上下方向可移动的设于缸筒组件1，压头组件2的下端伸入容纳腔11内，压头组件2的上端可以和加压设备相连，加压设备可以驱动压头组件2运动以对破碎岩体加压，压头组件2上形成有注浆通道212，注浆通道212的一端与容纳腔11连通，注浆通道212的另一端和注浆泵相连通，如此，在压头组件2对破碎岩体施压时，注浆泵通过注浆通道212向容纳腔11内注入浆液，使得浆液和破碎岩体在压力下充分且均匀混合以形成胶结体。

根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100，利用缸筒组件1的容纳腔11用于模拟矿物采空区，试验装置100的注浆过程可以模拟真实的冒落带破碎岩石注浆过程，而注浆液和破碎岩体混合后的胶结体可以模拟真实的采空区填充体，而通过为缸筒组件1设置压头组件2，可以在注浆的同时施加轴压，使得浆液和破碎岩体可以外压作用下充分且均匀混合并形成胶结体，提高胶结体强度，如此，本发明的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100可以为室内环境下的注浆试验提供与实际工程中的注浆过程相接近的压力环境，这样对破碎岩样胶结体进行后续的单轴或三轴实验所得出的实验数据会更加准确，能够为实际工程提供更高的参考价值。

进一步地，参考图2，压头组件2的下表面为抵压面，抵压面适于与破碎岩体接触，并将加压设备的压力传递给其下侧的破碎岩体，抵压面在参考面的投影与容纳腔11在参考面的投影大致重合，参考面平行于水平面，如此，抵压面可以更加均匀地将压力传递给岩体以及注入的浆液，既有助于注浆液和岩体充分且均匀混合，从而使所得的胶结体更加接近于真实工况下的破碎岩样胶结体。

根据本发明的一些实施例，参考图2，压头组件2可以包括：传立柱21和压头22。其中，传立柱21沿上下方向延伸，注浆通道212形成于传立柱21，例如，注浆通道212可以沿上下方向延伸，传立柱21的上端适于与加压设备相连；压头22连接在传立柱21的下端，压头22位于容纳腔11内，压头22位于破碎岩体的上方。

例如图2所示，压头22可以形成为与容纳腔11相适配的圆块状，压头22上形成有安装孔221，安装孔221沿厚度方向贯穿压头22，传立柱21的底部形成有与安装孔221适配的插接部211，插接部211可以插入安装孔221内，从而实现传立柱21和压头22的连接，同时，将插接部211插入安装孔221，可以便于注浆通道212的浆液直接流入容纳腔11的位于压头22以下的位置，此时，压头组件2的抵压面可以由压头22的下表面和传立柱21的下端面共同组成。

在一些实施例中，参考图1，安装孔221或插接部211中的其中一个上可以形成有第一密封凹槽，第一密封凹槽处可以设置第一密封圈，从而实现传立柱21和压头22的密封配合，防止容纳腔11的浆液在高压状态下渗出。可选地，第一密封凹槽可以是沿传立柱21的轴向间隔布置的多个，第一密封圈和第一密封凹槽一一对应且适配，从而进一步提高传立柱21和压头22连接的密封性。

进一步地，参考图1和图2，注浆通道212可以包括：注入通道213和导流通道214。其中，注入通道213形成在传立柱21的上部，这样可以为传立柱21预留足够的行程，注入通道213可以贯穿传立柱21的外周壁，例如，注入通道213可以沿径向贯穿传立柱21的侧壁，从而避免注入通道213沿轴向贯穿传立柱21的顶壁时导致注入泵和加压设备相互干涉。导流通道214沿上下方向延伸，导流通道214位于传立柱21的中轴线上，导流通道214的上端与注入通道213连通，导流通道214的下端贯穿传立柱21的下端面，如此，有利于注入容纳腔11的注浆液向四周均匀扩散。可选地，注入通道213可以沿径向方向延伸，也可以从导流通道214的上端向传立柱21的侧壁倾斜向上延伸。

可选地，导流通道214和注入通道213可以弧形连接，这样可以尽量减少注浆通道212的流体阻力，保证注浆压力，此处，注浆压力是指注浆泵或其他注浆设备所提供的注浆压力。

在一些实施例中，参考图2，缸筒组件1可以包括：缸筒12、上盖部件13和底座部件14。其中，上盖部件13和底座部件14分别盖设在缸筒12的上下两端，上盖部件13可拆卸地连接于缸筒12，上盖部件13、缸筒12和底座部件14之间共同限定出容纳腔11，上盖部件13形成有导向通道133，传立柱21可上下移动地穿设于导向通道133，如此，可以方便根据试验进程来对缸筒组件1进行装配和拆卸，例如，在制取破碎岩体和注浆液的胶结体前，将缸筒12、上盖部件13和底座部件14进行装配，在注浆完成后，将缸筒12、上盖部件13和底座部件14拆分，以便于取出胶结体进行后续的力学分析试验。

可选地，上盖部件13可以包括：上盖131和导向端盖132。其中，上盖131盖设于缸筒12，导向端盖132叠置于上盖131的上侧，上盖131和导向端盖132可拆卸连接例如螺栓连接，如此，可以方便导向端盖132和上盖131的拆分与组合，这样可以避免在拆卸缸筒组件1时，上盖部件13的重量过大导致拆卸费力，此外，上盖131和导向端盖132组合后可以增大导向通道133的长度，从而使得上盖部件13和传立柱21的配合更加稳定，以及使得传立柱21的运动更加稳定，有利于传立柱21对破碎岩体和注入的浆液施加均匀的压力，也有利于防止传立柱21侧倾，提升安全性。

可选地，上盖部件13和传立柱21之间设有密封件，例如，上盖131和传立柱21之间设有第二密封圈，导向端盖132和传立柱21之间设有第三密封圈，如此，可以提高上盖部件13和传立柱21的配合密封性，防止漏液。

根据本发明的一些实施例，参考图1，缸筒组件1还可以包括：立柱15。立柱15可以包括多个，立柱15连接在上盖部件13和底座部件14之间，具体地，立柱15可以连接在上盖131和底座141之间，多个立柱15可以沿缸筒12的周向间隔布置，如此，更有利于提升冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100在注浆试验过程中的结构稳定性。

根据本发明的一些实施例，参考图1和图5，缸筒12可以包括沿径向方向对接的第一半筒121和第二半筒123，第一半筒121的对接面的边沿形成有沿上下方向间隔的多个第一接耳122，第二半筒123的对接面的边沿设有与第一接耳122一一对应且适配的第二接耳124，第一接耳122和第二接耳124可以可拆卸连接，例如螺栓连接，如此，在注浆试验完成后，只需要将第一半筒121和第二半筒123的连接拆开，即可以方便地将破碎岩体和注浆液混合并凝固形成的胶结体取出，可以提高取出效率，并且，由于胶结体是在外部压力下形成的，因此胶结体与缸筒12的内壁的结合比较紧密，相较于缸筒12为一体结构需要将胶结体从缸筒12的轴向一端取出，本实施例的缸筒12在将胶结体从缸筒12内取出时可以更加省力方便且高效。

可选地，参考图4，第一半筒121和第二半筒123的对接面也可以设有第四密封圈，从而进一步提升缸筒12内的容纳腔11的密封性。

进一步地，参考图2和图4，底座部件14上可以形成有出浆通道，出浆通道的出口处适于连接检测装置，检测装置可以用于检测容纳腔11内是否注满浆液，检测装置可以与注浆泵通讯连接，如此，在检测装置检测到容纳腔11内注满浆液后，检测装置可以将检测讯号发送给注浆泵，从而控制注浆泵停止注浆。

更进一步地，检测装置可以包括：承接容器(图未示出)、称重仪器(图未示出)和控制器(图未示出)。具体而言，承接容器可以用于承接从出浆通道的出口排出的浆液，例如承接容器可以是量杯或其他适合承接浆液的容器，承接容器可以放置于称重仪器上，称重仪器用于称量承接容器内所承接的浆液的重量，例如，称重仪器可以是电子秤，也可以是其他具有称重功能的仪器；控制器可以与称重仪器电连接，控制器与注浆泵之间通讯，控制器用于计算承接容器内浆液的重量随时间的变化关系，在承接容器内浆液的重量的随时间变化成线性关系时，注浆泵停止注浆，也就是说，当承接容器内浆液的重量和时间成线性关系时，说明出浆通道的出浆比较稳定，此时容纳腔11内的浆液分布比较均匀且浆液的注入量已经足够，此时可以控制注浆泵停止注浆，如此，可以准确地控制浆液的注入量，从而形成性能符合要求的胶结体。

在一些实施例中，参考图2，底座部件14可以包括：底座141和透水板142。其中，底座141上形成有流出通道1411，流出通道1411贯穿底座141的外周壁；透水板142设在底座141的上表面，透水板142位于容纳腔11内位于破碎岩体的下侧，透水板142与底座141之间限定出出浆腔，出浆腔与流出通道1411连通，透水板142上形成有多个出浆孔1421，出浆孔1421可以沿上下方向贯穿透水板142，每个出浆孔1421连通容纳腔11和出浆腔，如此，出浆孔1421、出浆腔和流出通道1411共同形成出浆通道，整体结构简单，便于制造，易于实现。

进一步地，参考图3，透水板142的下表面可以形成有出浆凹槽1422，出浆凹槽1422的顶壁上形成有出浆孔1421，出浆凹槽1422的内壁与底座141之间限定出出浆腔，如此，出浆凹槽1422有利于浆液的流通，同时，透水板142整体结构简单，出浆凹槽1422的槽壁所在的透水板142部分有利于提升透水板142的结构强度。

更进一步地，参考图3，出浆凹槽1422包括：环形凹槽1423和径向凹槽1424。其中，环形凹槽1423沿透水板142的周向延伸，环形凹槽1423为多个且沿透水板142的径向间隔排布，径向凹槽1424沿透水板142的径向延伸，径向凹槽1424为多个且沿透水板142的周向间隔排布，每个径向凹槽1424与每个环形凹槽1423均相交且连通，环形凹槽1423的顶壁和径向凹槽1424的顶壁均形成有出浆孔，如此，有利于透水板142各个部位渗出的浆液流入出浆凹槽1422，提升流通效率，同时有利于减轻透水板142的重量，降低生产制造成本。

在一些实施例中，参考图4和图6，底座141上形成有第一安装凹槽1412，上盖131上形成有第二安装凹槽1311，缸筒12的下端配合于第一安装凹槽1412内，缸筒12的上端配合于第二安装凹槽1311内，如此，底座141和上盖131可以对第一半筒121和第二半筒123在径向方向上限位，提升第一半筒121和第二半筒123对接的紧密性，防止在高压下第一半筒121和第二半筒123之间的配合出现松动或缝隙，以进一步促使破碎岩体和浆液被压实，有利于提升胶结体的结构强度。

根据本发明的一些实施例，注浆泵的注浆压力可调，如此，在注浆过程中，可以根据实际需要调整注浆压力，从而确保浆液可以快速、高效且均匀地扩散，与破碎岩体更充分地混合。

可选地，加压设备可以根据试验要求提供0-20MPa的轴向压力，在加压稳定的同时，向破碎岩样注入注浆液，注浆压力同样可以根据试验要求加载0-2MPa。

下面描述根据本发明第二方面实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100的试验方法。

根据本发明第二方面的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100的试验方法，其中，冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100包括缸筒组件1和压头组件2，缸筒组件1内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔11，压头组件2可上下移动地设于缸筒组件1，压头组件2可以包括沿上下方向延伸的传立柱21以及压头22，传立柱21上形成有注浆通道212，注浆通道212与容纳腔11连通，压头22连接在传立柱21的下端，压头22位于容纳腔11内且位于破碎岩体的上方，底座部件14上形成有出浆通道，缸筒组件1可以包括缸筒12、上盖部件13和底座部件14，上盖部件13和底座部件14分别盖设在缸筒12的上下两端，上盖部件13可拆卸地连接于缸筒12，上盖部件13、缸筒12和底座部件14之间共同限定出容纳腔11，上盖部件13形成有导向通道133，传立柱21可上下移动地穿设于导向通道133。

其中，试验方法可以包括如下步骤：将破碎岩体放入容纳腔11内；将传立柱21的上端连接于加压设备、将注浆泵连接于注浆通道212的入口、将用于检测容纳腔11内是否注满浆液的检测装置连接于出浆通道的出口；加压设备开启，对压头组件2进行加压，达到预设压力后维持在预设压力；注浆泵开启，对容纳腔11注浆，检测装置检测容纳腔11内是否注满浆液，在检测装置检测容纳腔11内注满浆液时，注浆泵停止注浆；加压设备关闭，待容纳腔11内的注浆体稳定后，取出破碎岩样胶结体，此处，破碎岩样胶结体是指破碎岩石和注浆液混合并且凝固后形成的胶结体。

具体而言，试验方法的步骤为：

首先组装冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100进行组装，包括：先将透水板142放入底座141的第一安装凹槽1412中，然后拼装缸筒12，将第一半筒121和第二半筒123相互对接，并通过螺栓连接，在第一半筒121和第二半筒123的对接面上设置密封圈防止漏浆，拼装完整后将缸筒12固定在底座141的第一安装凹槽1412处，固定完成后放置初始高度为h0的破碎岩样，其中h0<250mm；在破碎岩样的顶部放置压头22，将传立柱21的下端和压头22相连；然后将缸筒12周围的立柱15的下端与底座141用螺栓相连接；将上盖131穿过传立柱21并放置在立柱15顶端，保证缸筒12的上端插入上盖131的第二安装凹槽1311内，使用螺栓将上盖131和立柱15相连接；将导向端盖132套设于传立柱21，将传立柱21的上端插入到缸筒12上侧的上压头22中，将注浆泵连接于注浆通道212的入口、将承接容器与出浆通道的出口连接，并将承接容器放置于称重仪器上，将控制器与称重仪器电连接，从而完成冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100的装配。

其次注浆，具体包括：加压设备开启，对压头组件2进行加压，达到预设压力后维持在预设压力；注浆泵开启，对容纳腔11注浆，检测装置检测容纳腔11内是否注满浆液，在检测装置检测容纳腔11内注满浆液时，注浆泵停止注浆；加压设备关闭，待容纳腔11内的注浆体稳定后，取出破碎岩样胶结体。

然后进行试验分析，包括：对破碎岩样胶结体试件，采用先固结再钻取、切割的方法得到标准试件，待养护完成后，对破碎岩样胶结体试件进行下一步力学性能分析试验以及其他实验。

根据本发明实施例的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100的试验方法，通过采用上述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置100，在注浆时对破碎岩体和注浆液施加压力，使得破碎岩体和注浆液的混合凝固过程更加接近于真实的采空区填充注浆施工环境，有利于后续的胶结体实验分析得出的试验结果更加准确，更具参考性，可以反映出在不同地层应力下冒落带破碎岩石的固结效果，可广泛用于桥梁，隧道，公路等领域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，包括：

缸筒组件，所述缸筒组件内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔；

压头组件，所述压头组件可上下移动地设于所述缸筒组件，加压设备适于与所述压头组件相连以对所述压头组件施加压力，所述压头组件的一部分伸入至所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方；

其中，所述缸筒组件和所述压头组件中的一个上形成有注浆通道，所述注浆通道与所述容纳腔连通，所述注浆通道的入口处适于连接用于注浆的注浆泵。

2.根据权利要求1所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述压头组件的下表面为适于与所述破碎岩体接触的抵压面，所述抵压面在参考面的投影与所述容纳腔在所述参考面的投影大致重合，所述参考面平行于水平面。

3.根据权利要求1所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述压头组件包括：

沿上下方向延伸的传立柱，所述注浆通道形成于所述传立柱，所述传立柱的上端适于与所述加压设备相连；

压头，所述压头连接在所述传立柱的下端，所述压头位于所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方。

4.根据权利要求3所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述注浆通道包括：

注入通道，所述注入通道形成在所述传立柱的上部且贯穿所述传立柱的外周壁；

导流通道，所述导流通道沿上下方向延伸且位于所述传立柱的中轴线上，所述导流通道的上端与所述注入通道连通，所述导流通道的下端贯穿所述传立柱的下端面。

5.根据权利要求3所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述缸筒组件包括：

缸筒；

上盖部件和底座部件，所述上盖部件和底座部件分别盖设在所述缸筒的上下两端，所述上盖部件可拆卸地连接于所述缸筒，所述上盖部件、所述缸筒和所述底座部件之间共同限定出所述容纳腔，所述上盖部件形成有导向通道，所述传立柱可上下移动地穿设于所述导向通道。

6.根据权利要求5所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述底座部件上形成有出浆通道，所述出浆通道的出口处适于连接用于检测容纳腔内是否注满浆液的检测装置，所述检测装置与所述注浆泵通讯。

7.根据权利要求6所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述检测装置包括：

承接容器，所述承接容器用于承接从所述出浆通道的出口排出的浆液；

称重仪器，所述承接容器设在所述称重仪器上，所述称重仪器用于称量所述承接容器内所承接的浆液的重量；

控制器，所述控制器与所述称重仪器电连接，所述控制器与所述注浆泵之间通讯，所述控制器用于计算所述承接容器内浆液的重量随时间的变化关系，在所述承接容器内浆液的重量的随时间变化成线性关系时，所述注浆泵停止注浆。

8.根据权利要求6所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述底座部件包括：

底座，所述底座上形成有流出通道，所述流出通道贯穿所述底座的外周壁；

透水板，所述透水板设在所述底座的上表面，所述透水板与所述底座之间限定出与所述流出通道连通的出浆腔，所述透水板上形成有多个沿上下方向贯穿所述透水板的出浆孔，每个所述出浆孔连通所述容纳腔和所述出浆腔。

9.根据权利要求8所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述透水板的下表面形成有出浆凹槽，所述出浆凹槽的顶壁上形成有所述出浆孔，所述出浆凹槽的内壁与所述底座之间限定出所述出浆腔。

10.根据权利要求9所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述出浆凹槽包括：

环形凹槽，所述环形凹槽沿所述透水板的周向延伸，所述环形凹槽为多个且沿所述透水板的径向间隔排布；

径向凹槽，所述径向凹槽沿所述透水板的径向延伸，所述径向凹槽为多个且沿所述透水板的周向间隔排布，每个所述径向凹槽与每个所述环形凹槽均相交且连通；

所述环形凹槽的顶壁和所述径向凹槽的顶壁均形成有所述出浆孔。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的冒落带破碎岩体加压注浆试验装置，其特征在于，所述注浆泵的注浆压力可调。

12.一种冒落带破碎岩体加压注浆试验装置的试验方法，其特征在于，所述冒落带破碎岩体加压注浆试验装置包括缸筒组件和压头组件，所述缸筒组件内限定出用于容纳破碎岩体的容纳腔，所述压头组件可上下移动地设于所述缸筒组件，所述压头组件包括沿上下方向延伸的传立柱以及压头，所述传立柱上形成有注浆通道，所述注浆通道与所述容纳腔连通，所述压头连接在所述传立柱的下端，所述压头位于所述容纳腔内且位于所述破碎岩体的上方，所述底座部件上形成有出浆通道，所述缸筒组件包括缸筒、上盖部件和底座部件，所述上盖部件和底座部件分别盖设在所述缸筒的上下两端，所述上盖部件可拆卸地连接于所述缸筒，所述上盖部件、所述缸筒和所述底座部件之间共同限定出所述容纳腔，所述上盖部件形成有导向通道，所述传立柱可上下移动地穿设于所述导向通道，所述试验方法包括如下步骤：

将破碎岩体放入所述容纳腔内；

将传立柱的上端连接于加压设备、将注浆泵连接于所述注浆通道的入口、将用于检测所述容纳腔内是否注满浆液的检测装置连接于所述出浆通道的出口；

所述加压设备开启，对压头组件进行加压，达到预设压力后维持在所述预设压力；

所述注浆泵开启，对所述容纳腔注浆，所述检测装置检测所述容纳腔内是否注满浆液，在所述检测装置检测所述容纳腔内注满浆液时，所述注浆泵停止注浆；

所述加压设备关闭，待所述容纳腔内的注浆体稳定后，取出破碎岩样胶结体。

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