破碎围岩预应力锚注加固模拟试验装置及试验方法与流程

技术特征：

1.一种破碎围岩预应力锚注加固模拟试验装置，该装置由圆柱形容腔体、支撑架、注浆锚杆和注浆装置所组成；其特征在于，所述的圆柱形容腔体由刚性圆筒、盖板和底板组合而成；所述的刚性圆筒高度与注浆锚杆的长度相匹配，刚性圆筒由两个半圆槽合对而成，两个半圆槽的连接部位分别设有多对相互对应的连接耳，两侧的连接耳对称布置，两个半圆槽通过连接耳用螺栓连接在一起；所述的盖板直径与刚性圆筒内径相匹配，盖板在刚性圆筒内可自由的移动；所述的底板直径等于或大于刚性圆筒外径，底板置于支撑架上并托住刚性圆筒；所述的盖板和底板上分别设有可插入注浆锚杆的中心孔；所述的注浆锚杆通过盖板和底板上的中心孔安装在刚性圆筒中；所述的螺栓选用几对作为测力的螺栓，测力的螺栓上设有螺栓紧固力检测装置，通过螺栓紧固力检测装置能读出记录连接耳与螺栓之间的压力，进而可以推算出注浆后圆柱形容腔体内浆液的膨胀应力；所述的注浆锚杆的圆形托盘和紧固螺母之间设有螺母紧固力测试装置，通过螺母紧固力检测装置可以读出记录注浆锚杆的轴向压力，即注浆锚杆对圆柱形容腔体内碎石的压紧力。

2.如权利要求1所述的模拟试验装置，其特征在于，所述的盖板边缘打磨光滑，筒壁涂抹有润滑油。

3.如权利要求1所述的模拟试验装置，其特征在于，所述的支撑架设有一圈凸缘，底板与筒底置于凸缘中。

4.如权利要求1所述的模拟试验装置，其特征在于，所述的注浆装置由注浆管路、注浆阀门、压力表、注浆泵和浆液槽连接组成。

5.一种利用权利要求1-4任一所述装置进行破碎围岩预应力锚注加固模拟试验方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、实验准备

1.1、在要进行实验的巷道围岩中选取岩石制作试件，测试出岩石试件的单轴抗压强度，作为初始单轴抗压强度；再将岩石试件破碎成碎石待用；

1.2、将圆柱形容腔体的底板和刚性圆筒依次放置到支撑架上，将注浆锚杆底端插入底板的中心孔中并固定，将待用碎石填装到刚性圆筒中，捣固密实，盖上盖板并使注浆锚杆的锚固头露出，装上圆形托盘和紧固螺母；

1.3、同时，测力的螺栓上布置上螺栓紧固力检测装置，注浆锚杆的圆形托盘和紧固螺母之间布置上螺母紧固力测试装置；

1.4、根据设计的配比，在浆液槽中配制不同膨胀剂掺量的浆液；

步骤二、按照实验设计的注浆锚杆预紧力，转动注浆锚杆的紧固螺母，同时观察螺栓紧固力检测装置的数值，达到预紧力值达到预紧力值时不再紧固；

步骤三、将注浆装置接通注浆锚杆，开动压力注浆泵，打开注浆阀门，对碎石的空隙进行注浆充填，待压力表达到设定的压力值时，停止注浆；

步骤四、观察记录每个螺栓紧固力检测装置上的读数，作为初始应力值；待浆液凝固后至规定的时间后，再读出记录每个螺栓紧固力检测装置上的数值，根该数值与初始应力值的差可以推算出浆液的膨胀应力；

步骤五、拆分圆柱形容腔体，取出凝结硬化的碎石试件，在碎石试件的不同位置钻取岩心，打磨成标准试件，进行单轴抗压试验，将该单轴抗压试验的单轴抗压强度与步骤一的初始单轴抗压强度进行对比；

步骤六、重复上述步骤，进行相同注浆材料条件下，不同锚杆预应力的多组实验，和相同锚杆预应力条件下，不同配比注浆材料的多组实验，最终评价出准三维预应力加固的效果和注浆材料膨胀应力对破碎围岩加固效果的影响。