评价不同因素对破碎岩体注浆加固效果的模拟实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地下工程中安全技术领域，特别设及地下工程注浆方案中各因素对破 碎围岩注浆加固效果的研究和注浆方案的设计。
【背景技术】
[0002] 由于地下工程开挖造成的桐室四周围岩的破碎，W及地下工程所经过的天然的围 岩破碎带，会对地下工程的安全造成极大的威胁。不仅破碎围岩可能脱落伤到工作人员，而 且围岩自身强度作为维持地下工程稳定性的重要组成部分，围岩破碎导致的强度不足，致 使地下工程变形过大、支护结构失效，对工程安全产生重大隐患。经实践证明，通过对地下 工程破碎围岩进行注浆加固，对改变围岩强度、发挥围岩自身承载力、保障地下桐室安全 具有良好的效果，实现了增加围岩强度的目的。
[0003] 与快速发展的注浆加固实践相比，注浆加固理论发展缓慢，极有必要对注浆效果 相关因素进行全面的研究，来指导注浆实践的进行。
[0004] 目前还没有全面研究注浆加固各影响因素的实验方法，无法对注浆加固的各影响 因素进行全面的认识和评价。
【发明内容】
[0005] 鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种评价不同因素对破碎岩体注浆加固 效果的模拟实验方法，通过用磨碎的不同粒径岩粒的组合来模拟地下工程的破碎围岩，通 过对影响注浆加固效果的各因素设计不同水平的正交实验，对各因素进行全面的研究，得 到对破碎围岩加固效果较显著的因素和使破碎围岩注浆加固效果较好时各相关因素的参 数范围。
[0006] 为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 评价不同因素对破碎岩体注浆加固效果的模拟实验方法，包括W下步骤：
[000引步骤1 ;从地下工程破碎围岩中取样、磨碎并按粒径归类，确定影响注浆加固的各 因素，根据所述各因素的经验水平，设计初步的正交实验方案；
[0009] 步骤2;按照所述正交实验方案，实施注浆加固试验，并进行试验材料加固后的岩 石力学参数测试；
[0010] 步骤3 ;利用所得测试数据绘制趋势图W对各因素进行直观分析，用非标准组与 标准组相应岩石力学参数对比的提高率作为评价指标并进行正交实验数据分析及评价，得 到影响破碎围岩加固效果的显著性影响因素，和使破碎围岩注浆加固效果良好时各相关因 素的参数范围，
[ocm] 步骤4 ;获取各所述显著性影响因素不同水平与某一注浆加固效果的评价指标的 对应关系，利用上述分析结果，指导地下工程注浆加固方案的设计和实施。
[0012] 其中，步骤1中，所述从地下工程破碎围岩中取样、磨碎并按粒径归类为，在地下 工程中选取破碎围岩岩体，将其磨碎，使用筛分笼屉将不同粒径范围的颗粒归类。
[0013] 步骤1中，影响注浆加固的所述各因素为；岩体岩性、粒径、注浆材料类型、浆液水 灰比、注浆压力；各因素的所述经验水平的大致范围，根据工程经验和已发表的相关成果确 定，并进而从中确定所述正交实验方案中各因素的水平；所述正交实验方案为，将所述各因 素及选用的相应水平数进行正交组合，W此确定各具体的试验方案。
[0014] 步骤2中，所述注浆加固试验为，按照所述正交实验方案中各具体试验方案的要 求，将选用的相应粒径范围的岩石试验材料，加入到注浆加固试验装置中，用相应水灰比的 相应注浆材料和注浆压力对所述试验材料实施注浆，待试件凝固养护后，取出注浆后岩体， W此制造一定数量的岩石力学试件。
[0015] 步骤2中，所述岩石力学参数，包括单轴抗压强度、抗剪强度、内摩擦角、粘聚力和 残余强度；将所述各岩石力学参数进行数据统计处理后作为注浆后的岩石力学指标。
[0016] 步骤3中，所述趋势图为所述各因素不同水平与评价指标的关系图，包括正趋势 图和反趋势图：所述正趋势图的横坐标表示所研究因素的不同水平，纵坐标表示所述评价 指标；所述反趋势图横坐标表示评价指标，纵坐标表示因素的不同水平。
[0017] 步骤3中，所述正趋势图和反趋势图设置为双纵坐标，来直观比较所述各因素不 同水平对同一评价指标的影响程度大小。
[0018] 步骤3中，所述破碎围岩加固效果的显著性影响因素是在利用正交实验方法设计 的初步注浆加固试验完成后，得到所述试验材料各岩石力学指标的提高率，再进行正交实 验数据处理，根据数据处理结果找到对破碎围岩加固效果较显著的因素。
[0019] 步骤3中，所述提高率是将某试验方案作为标准组后，非标准组岩石力学指标与 标准组岩石力学指标对比的提高值与标准组岩石力学指标的比值，将该提高率作为正交实 验数据分析的评价指标，利用正交实验数据处理方法进行数据处理。
[0020] 步骤3中，所述正交实验数据处理包括W下几个小步骤：
[0021] 计算各因素对注浆加固效果各评价指标的极值R;
[0022] b.计算各因素对注浆加固效果各评价指标的方差并进行F检验；
[0023] C.计算各因素对注浆加固效果指标的贡献率M;
[0024] d.根据极值R分析、方差分析和贡献率M分析的计算结果，综合分析判断，确定对 破碎围岩加固效果较显著的因素和其最优水平组合。
[0025] 步骤3中，所述破碎围岩注浆加固效果良好时各相关因素的参数范围，是根据初 步的正交实验数据处理结果，找到显著性影响因素，并重新设计正交实验方案，增加显著性 影响因素的水平数，对显著性影响因素进行深入分析，逐渐找出对破碎围岩注浆加固效果 最显著的若干因素的范围。
[0026] 步骤4中，所述对应关系包括关系曲线和关系式；所述关系曲线是利用对少数显 著性影响因素进行深入研究的试验数据，回归出的某一显著性影响因素不同水平与某一评 价指标的关系曲线；所述关系式是根据某一关系曲线的数据，利用数据分析软件，拟合出某 一显著性影响因素与某评价指标的关系式。
[0027] 本发明的有益效果为：
[002引本发明利用磨碎的不同粒径岩粒的组合来模拟地下工程的破碎围岩，具有良好的 相似性，可实现对地下工程破碎围岩的可靠模拟。
[0029] 岩体岩性、粒径、注浆材料类型、浆液水灰比、注浆压力为影响注浆加固的相关因 素，对该些因素进行正交分析，针对性极强。根据工程经验和已发表的相关成果确定经验水 平的大致范围，使参数的取值更加科学，可W有效的提高分析效率。
[0030] 利用注浆加固试验结果来做分析，能更好的反应各影响因素对注浆效果的真实关 系，使研究结果的可靠度更高。
[0031] 正趋势图可W直观反映某一因素不同水平对评价指标的影响程度，反趋势图可W 直观反映不同因素对某一评价指标的影响程度。
[0032] 本发明利用不同程度的正交实验方法设计试验方案，不仅可W通过实验数据绘制 的趋势图直观明显地看出各因素不同水平对破碎围岩的加固效果，而且通过初步的正交实 验方案，精确确定对破碎围岩加固效果较显著的因素，且具有正交实验代表性、全面性、节 约性的特点，通过深化的正交实验方案设计，逐渐精确确定对破碎围岩注浆加固效果最显 著各因素的范围，并通过影响注浆效果显著性影响因素与某一注浆效果评价指标的关系曲 线和关系式，得出显著性影响因素对某一注浆评价指标的定量关系，W实现对影响注浆加 固各因素全面经济定量的试验研究、认识和评价。对地下工程现场破碎围岩注浆加固的方 案设计和实施具有指导意义。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明的操作及数据处理流程图。
[0034] 图2是注浆压力-水灰比与单