一种流体岩石劈裂注浆实验系统的制作方法

本发明涉及注浆实验，具体是一种流体岩石劈裂注浆实验系统。

背景技术：

1、劈裂注浆利用压力将原始缝隙进行扩张，或者产生缝隙连通至密闭的原始缝隙内填充，固化后起到强度补充的作用，该方式普遍应用于加固领域。当注浆孔附近不具有开放式的原始缝隙时，主要通过增大压力，产生新的缝隙，在该缝隙扩张的基础上，使裂隙扩张至原始缝隙处，进行填充，造成劈裂效率不足。

2、射流劈裂可以快速创造缝隙，在射流劈裂的基础上，进行加压劈裂注浆就可以在原始缝隙的基础上进行扩张，从而提高劈裂效率。但是该理念的应用需要进行实验，目前没有对两者进行融合的注浆实验装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种流体岩石劈裂注浆实验系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种流体岩石劈裂注浆实验系统，包括实验仓、劈裂注浆流体供应仓、加热控制器，空气压缩机，还包括射流劈裂流体供应仓、射流劈裂流体回流仓、劈裂注浆控压回流仓、释放连接器、注浆管；

4、所述射流劈裂流体供应仓、所述射流劈裂流体回流仓、所述注浆管组成射流劈裂组件，所述射流劈裂流体供应仓与所述注浆管通过射流管路连通，所述注浆管的管壁开设有与所述射流管路连通的环形射流仓，所述注浆管外壁开设有与所述环形射流仓连通的射流释放孔，所述注浆管的中心处具有回流孔，所述回流孔与所述射流劈裂流体回流仓通过射流水回流管连通；

5、所述劈裂注浆流体供应仓、所述劈裂注浆控压回流仓、所述释放连接器、所述注浆管组成注浆劈裂组件，所述劈裂注浆流体供应仓通过注浆管路与所述射流管路连通，所述环形射流仓的下端为开放结构，且所述环形射流仓下端可拆卸连接有浆液流出封板，所述劈裂注浆流体供应仓的浆液通过所述环形射流仓的开放端流出，所述释放连接器通过释压管与所述射流水回流管连通，所述释放连接器通过浆液控压回流管与所述劈裂注浆控压回流仓连通，所述释压管位于所述释放连接器内部的端面设置有压力板；

6、所述加热控制器、所述空气压缩机组成辅助组件，所述空气压缩机与所述射流管路通过充气管路连通，所述环形射流仓底部固定连接有若干个环形分布的支撑连接杆，加热丝呈“u”字形穿越所述支撑连接杆布设在所述环形射流仓的外壁和内壁处。

7、作为本发明再进一步的方案：所述实验仓的顶部可拆卸连接有封闭顶盖，所述注浆管的顶部固定连接在所述封闭顶盖的底面，所述封闭顶盖顶面设置有固定螺杆，所述浆液流出封板的底部开设有与所述固定螺杆配合的固定螺孔。

8、作为本发明再进一步的方案：所述释放连接器为圆盘形，所述释压管的高度高于所述浆液控压回流管的高度。

9、作为本发明再进一步的方案：所述释压管靠近所述射流水回流管的一端、所述射流水回流管靠近所述释压管的一侧均设置有控制阀门。

10、作为本发明再进一步的方案：所述射流管路靠近所述注浆管路的一端，所述注浆管路靠近所述射流管路的一端、所述充气管路靠近所述射流管路的一端均设置有阀门。

11、作为本发明再进一步的方案：所述环形射流仓的顶部为封闭结构。

12、作为本发明再进一步的方案：

13、射流劈裂方法：射流劈裂流体供应仓的液体通过水泵输送至射流管路内，从而进入环形射流仓内部。由于环形射流仓底部通过浆液流出封板进行封闭，因此液体通过射流释放孔快速的喷射在侧面的注浆孔内。由于环形射流仓内部水压增加，快速通过射流释放孔释放后，产生高速水流作用在孔壁内，使孔壁产生新的裂缝，该裂缝作为后续注浆劈裂的原始裂缝。不同的材质试样需要的射流劈裂时间、流速不同，因此设置了回流孔，注浆孔内的水通过回流孔抽入射流水回流管内，从而进入射流劈裂流体回流仓内部。射流劈裂流体回流仓内部可以增设过滤机构获取杂质数量，判断裂隙产生数量，从而获取不同材质在不同流速下的缝隙产生情况。

14、射流劈裂、注浆劈裂过渡方法：

15、射流劈裂会在射流管路内产生存留射流液，并且在注浆孔内，无法通过回流孔抽取全部的液体，导致注浆孔内产生部分射流液体。为了避免射流液与浆液接触，导致浆液固化后强度发生变化。因此设置了空气压缩机、加热控制器，在劈裂注浆开始前，空气压缩机将高压空气通过充气管路注入射流管路内，射流管路内的残留液体冲入环形射流仓内，由于浆液流出封板为开启状态，环形射流仓的底部不会积水，高压空气通过射流释放孔、环形射流仓喷出时，可以将缝隙内的射流残液吹掉。使注浆孔底部液位增加，使回流孔可以进行抽吸，加热控制器结合加热丝对回流孔内壁、注浆管的外壁进行加热。使注浆孔内部温度增加，射流液蒸发，进一步降低液体残留。同时可以对试样预先升温，使后续的浆液不会受到温度交换的影响，避免由于低温导致浆液流动性不足，对后续的劈裂效率造成影响。

16、注浆劈裂方法：

17、在射流劈裂结束后，浆液流出封板开启，环形射流仓内部的液体掉落至注浆孔底部，通过回流孔抽吸排出。射流劈裂管路关闭，劈裂注浆流体供应仓内部动力机构将注浆液输送至注浆孔的内部，由于劈裂注浆流体供应仓内部具有颗粒，单纯通过射流释放孔流出很容易堵塞。因此在浆液流出封板开放后，浆液可以快速的通过底部流出，充满密封的注浆孔内，随着压力的增加，通过射流劈裂产生的原始缝隙则在压力增加的状态下，快速扩张，使原始缝隙深度增加，可以快速到达原始封闭缝隙内，将缝隙连通进行注浆加固。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、该实验系统在不更换操作装置的基础上，实现射流劈裂和注浆劈裂的融合劈裂注浆融合实验，并且针对射流液残留影响、残渣影响、温度影响问题降低。通过系统对多种类型的试样进行实验，确定不同类型的试样是否具有射流劈裂、注浆劈裂的融合操作。并且获取射流劈裂、注浆劈裂的最佳参数。为后续的应用提供实验参考数据。

技术特征：

1.一种流体岩石劈裂注浆实验系统，包括实验仓(1)、劈裂注浆流体供应仓(3)、加热控制器(6)、空气压缩机(7)，其特征在于：还包括射流劈裂流体供应仓(2)、射流劈裂流体回流仓(4)、劈裂注浆控压回流仓(5)、释放连接器(8)、注浆管(9)；

2.根据权利要求1所述的一种流体岩石劈裂注浆实验系统，其特征在于：所述实验仓(1)的顶部可拆卸连接有封闭顶盖(11)，所述注浆管(9)的顶部固定连接在所述封闭顶盖(11)的底面，所述封闭顶盖(11)顶面设置有固定螺杆(12)，所述浆液流出封板(94)的底部开设有与所述固定螺杆(12)配合的固定螺孔(941)。

3.根据权利要求2所述的一种流体岩石劈裂注浆实验系统，其特征在于：所述释放连接器(8)为圆盘形，所述释压管(600)的高度高于所述浆液控压回流管(500)的高度。

4.根据权利要求1所述的一种流体岩石劈裂注浆实验系统，其特征在于：所述释压管(600)靠近所述射流水回流管(400)的一端、所述射流水回流管(400)靠近所述释压管(600)的一侧均设置有控制阀门。

5.根据权利要求1所述的一种流体岩石劈裂注浆实验系统，其特征在于：所述射流管路(100)靠近所述注浆管路(200)的一端，所述注浆管路(200)靠近所述射流管路(100)的一端、所述充气管路(300)靠近所述射流管路(100)的一端均设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的一种流体岩石劈裂注浆实验系统，其特征在于：所述环形射流仓(92)的顶部为封闭结构。

技术总结
本发明涉及注浆实验技术领域，本发明公开了一种流体岩石劈裂注浆实验系统，包括实验仓、劈裂注浆流体供应仓、加热控制器，还包括射流劈裂流体供应仓、射流劈裂流体回流仓、劈裂注浆控压回流仓、释放连接器、注浆管，所述射流劈裂流体供应仓、所述射流劈裂流体回流仓、所述注浆管组成射流劈裂组件，所述劈裂注浆流体供应仓、所述劈裂注浆控压回流仓、所述释放连接器、所述注浆管组成注浆劈裂组件；该实验系统在不更换操作装置的基础上，实现射流劈裂和注浆劈裂的融合劈裂注浆融合实验，并且针对射流液残留影响、残渣影响、温度影响问题降低。通过系统对多种类型的试样进行实验，确定不同类型的试样是否具有射流劈裂、注浆劈裂的融合操作。

技术研发人员：司湘,刘锞锐,王档良,杨道坤,陈志豪,郭欣雨,马进
受保护的技术使用者：中矿中和智能地质工程（江苏）研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27