评价不同因素对破碎岩体注浆加固效果的模拟实验方法_2

文档序号:9248464阅读:来源:国知局
轴抗压强度的反趋势图。
[0035] 图3是单轴抗压强度-内摩擦角与注浆压力的正趋势图。
[0036] 图4是水灰比M与单轴抗压强度0关系曲线图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[003引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,通过对 影响注浆加固效果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, 实现对影响注浆加固各因素的全面试验研究。
[0039] 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:
[0040] 步骤1 ;从地下工程破碎围岩中取样、磨碎并按粒径归类;
[0041] 步骤2 ;根据影响注浆加固各因素的经验水平,设计初步的正交实验方案;
[0042] 步骤3 ;实施注浆加固试验,并进行加固后岩石力学参数测试;
[004引步骤4;利用所得测试数据绘制趋势图W对各因素进行直观分析;
[0044] 步骤5 ;正交实验数据处理并找到对注浆加固效果影响显著的因素;
[0045] 步骤6 ;对少数显著性影响因素进行深入研究;
[0046] 步骤7 ;利用步骤6中所得数据回归出某显著性影响因素不同水平与某一注浆加 固效果评价指标的关系曲线,并拟合出关系式;
[0047] 步骤8 ;指导地下工程注浆加固方案的设计和实施。
[0048] 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。
[0049]步骤2中所述根据影响注浆加固各因素的大致水平,设计初步的正交实验方案, 其过程为,将岩体岩性A、粒径B、注浆材料类型C、浆液水灰比D、注浆压力E等作为影响破 碎岩体注浆质量的相关因素,根据工程经验和已发表的相关成果,确定各因素水平的大致 范围,并从中确定试验方案中所采用的各因素水平,将相应因素各水平组合来设计试验方 案,例如AiB/;DiEm代表A因素第i水平、B因素第j水平、C因素第k水平、D因素第1水平 和E因素第m水平组合的试验方案。
[0化0] 步骤3中实施注浆加固试验为按照各正交实验方案中某一个具体试验方案要求, 将选用的某范围粒径加入到注浆加固试验装置中,用相应水灰比的注浆材料、注浆压力对 实验材料实施注浆,待试件凝固养护后,取出注浆后岩体,制造一定数量的岩石力学试件。
[0051] 步骤3中所述加固后岩石力学参数测试为在实施注浆加固后的各组岩体中取出 并加工一定数量的岩石试验试件,对各试件进行岩石力学试验,测定其单轴抗压强度0。、 抗剪强度T、内摩擦角巧、粘聚力C和残余强度曰P等参数,将该组所测得的某岩石力学参 数例如单轴抗压强度0。进行数据统计处理后作为注浆后的岩石力学指标。
[0052] 步骤4所述趋势图为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,正趋势图横坐标表示所研究因素不同水平,其纵坐标表示评价指标,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,两种趋势图都可W设置成双纵坐标或者更 多,来直观比较各因素不同水平对同一评价指标的影响程度大小。
[0化3]步骤5中所述正交实验数据处理并找到对注浆加固效果影响显著的因素为,将某 试验方案作为标准组,将其他组所测得的注浆后岩石力学参数与该标准组相应参数进行对 比,得出与标准组对比后岩石力学参数提高率,将该提高率作为正交实验数据分析的评价 标准,利用正交实验数据处理方法进行数据处理,依据数据处理结果综合分析判断,确定影 响破碎围岩加固效果较显著的因素及最优水平组合。
[0054]所述岩石力学参数提高率,为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。
[0化5]所述正交实验处理方法包括极差R分析、方差分析W及贡献率M分析。
[0056]所述极差R分析需考虑误差(空白列)的影响,空白列的极值R'若大于因素极值Ri,则可能该因素对破碎围岩注浆加固指标影响不显著。
[0化7]所述方差分析包括W下步骤:
[0化引求某分析指标的离差平方总和S、K因素离差平方和Sk和随机误差平方和Se,其 中:
[0061] S,=S-2Sk
[006引式中K代表不同因素,即A因素、B因素……;j代表K因素同一种水平的试验参与 次数,其最大值为m;i代表K因素水平数,其最大值为n;
[006引b.求离差平方和总变动自由度f总,因素K的自由度fk,误差自由度fe,其中f总二nm-1,fk=k因素水平数-1,fe=f,當-Zfk;
[0064]F值计算和F检验,K因素F值关
I与F检验临界值进行比较,来显示 K因素对注浆加固效果的影响程度。
[00化]所述贡献率M分析为K因素平方和与总平方和之比,即M=Sk/S,贡献率的大小则 可对因素的重要程度进行量化,某一因素的平方和对总平方和的贡献率愈大,则表示该项 因素对该评价指标的影响能力愈强。
[0066] 步骤6中所述对少数显著性影响因素进行深入研究为找到显著性影响因素后,重 新设计正交实验方案,增加显著性影响因素的水平数,对少数显著性影响因素进行深入研 究,逐渐找出对破碎围岩注浆加固效果最显著若干因素的范围。
[0067] 步骤7所述关系曲线为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,例如水灰比M与单轴抗压强度0。关系曲线、水灰比M与内摩擦角^关系曲线……。
[0068] 步骤7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,例如水灰比M与单轴抗压强度0。关系式0。= f(M)等等。
[0069] 步骤8中所述指导地下工程注浆加固方案的设计和实施为利用本方法所做室内 试验得出的对破碎围岩加固效果较显著的因素及参数范围和拟合出的关系式成果,为现场 破碎围岩加固工程的注浆加固方案设计提供依据和指导。
[0070] 具体步骤如下:
[0071] (1)从地下工程破碎围岩中取样、磨碎并按粒径归类,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。
[0072] (2)将岩体岩性A、粒径B、注浆材料类型C、浆液水灰比D、注浆压力E等作为影响 破碎岩体注浆质量的相关因素,根据工程经验和已取得的相关成果,确定各因素水平的大 致范围,并从中确定试验方案中所采用的各因素水平,将相应因素各水平组合来设计试验 方案,例如AiB/y)iEm代表A因素第i水平、B因素第j水平、C因素第k水平、D因素第1水 平和E因素第m水平组合的试验方案。
[0073] (3)按照各正交实验方案中某一个具体试验方案要求,将选用的某范围粒径加入 到注浆加固试验装置中,用相应水灰比的注浆材料、注浆压力对实验材料实施注浆,待试件 凝固养护后,取出注浆后岩体,制造一定数量的岩石试验试件,对各试件进行岩石力学试 验。
[0074] (4)在实施注浆加固后的各组岩体中取出并加工一定数量的岩石试验试件,对各 试件进行岩石力学试验,测定其单轴抗压强度0。、抗剪强度T、内摩擦角粘聚力C和残 余强度Op等参数,将该组所测得的某岩石力学参数例如单轴抗压强度0。进行数据统计处 理后作为注浆后的岩石力学指标。
[0075] (5)利用所得
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