三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体劈裂注浆模型的试验装置及方法

文档序号:37544419发布日期:2024-04-08 13:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:包括三维组合裂隙岩体(2)、三面固定组合挡板(1)、注浆系统部分(5)、应力监测部分(4)和三个应力加载部分(3),所述三维组合裂隙岩体(2)为通过若干小试样(21)拼接形成的长方体结构,三个应力加载部分(3)从上、前、右三个不同方向向三维组合裂隙岩体(2)施加应力,三个应力加载部分(3)分别为第一主应力加载部分(31)、第二主应力加载部分(32)、第三主应力加载部分(33),所述应力加载部分(3)包括小垫板(36)、加压装置、弹性元件和加载挡板,所述小垫板(36)与三维组合裂隙岩体(2)施加应力一侧的小试样(21)一一对应并设置于对应小试样(21)收到应力的一侧,所述弹性元件与所述小垫板(36)一一对应并设置于所述小垫板(36)与加载挡板之间,位于同一侧的弹性元件连接在同一个加载挡板上,所述加载挡板被加压装置施加朝向所述三维组合裂隙岩体(2)的压力,所述弹性元件设有多组且各组弹性元件的刚度不同,排列后的各个弹性元件的刚度呈梯度变化;所述注浆系统部分(5)用于向所述三维组合裂隙岩体(2)的中心注浆,所述应力监测部分(4)包括采集应力数据的压力盒,所述压力盒设于所述三面固定组合挡板(1)的至少一个内侧面,所述三面固定组合挡板(1)的三个内侧面分别与三个应力加载部分(3)相对。

2.根据权利要求1所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述弹性元件按刚度由大到小依次设置若干组,位于中心的弹性元件具有最大刚度,同一侧布置的弹性元件由内到外刚度依次减小。

3.根据权利要求2所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述弹性元件为弹簧(35),所述加压装置为真三轴试验机,真三轴试验机的三个施力柱分别从上、前、右三个不同方向向三维组合裂隙岩体(2)施加应力,三个施力柱分别为第一主应力加压方向施力柱(311)、第二主应力加压方向施力柱(321)和第三主应力加压方向施力柱(331),所述加载挡板分别为第一主应力加载挡板(312)、第二主应力加载挡板(322)和第三主应力加载挡板(332)。

4.根据权利要求3所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:第一主应力加载部分(31)中的小垫板(36)设于三维组合裂隙岩体(2)上面的小试样(21)上侧,真三轴试验机的第一主应力加压方向施力柱(311)的下端与所述第一主应力加载挡板(312)接触并向下施压,位于三维组合裂隙岩体(2)上侧的各个小垫板(36)通过对应的弹簧(35)与所述第一主应力加载挡板(312)连接,所述弹簧(35)均竖直设置;

5.根据权利要求3所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述注浆系统部分(5)包括电动注浆泵(51)、浆液伺服控制系统(52)、隔膜压力计(55)、注浆软管(53)、注浆硬管(57)、流量计(54)和无纸记录仪(56);其中电动注浆泵(51)连接注浆软管(53),所述注浆软管(53)经浆液伺服控制系统(52)连接到所述注浆硬管(57),所述注浆硬管(57)穿过一个加载挡板插入所述三维组合裂隙岩体(2)的中心用于注浆;注浆软管(53)上安装有隔膜压力计(55)及流量计(54),所述隔膜压力计(55)及所述流量计(54)设于所述注浆硬管(57)到所述浆液伺服控制系统(52)之间,所述隔膜压力计(55)及所述流量计(54)通过数据线连接于无纸记录仪(56)。

6.根据权利要求5所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述注浆硬管(57)穿过第三主应力加载挡板(332),所述第三主应力加载挡板(332)的外侧安装有镂空框架结构的主应力加载挡板支架(34),所述第三主应力加压方向施力柱(331)施压时与主应力加载挡板支架(34)的伸出端接触,通过挤压主应力加载挡板支架(34)对第三主应力加载挡板(332)施压,所述注浆硬管(57)穿过所述主应力加载挡板支架(34)和所述第三主应力加载挡板(332)。

7.根据权利要求3所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述应力监测部分(4)包括动静态应变仪(41)和所述的压力盒(42);所述压力盒通过数据线连接于所述动静态应变仪(41),所述三面固定组合挡板(1)至少一个内侧面开设有深凹孔,所述压力盒设于所述深凹孔内并能采集该方向上三维组合裂隙岩体(2)产生的应力。

8.根据权利要求3所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,其特征在于:所述三面固定组合挡板(1)包括底面板(11)、左面板(12)、后面板(13),所述底面板(11)的左端面与所述左面板(12)焊接相连,所述左面板(12)和所述后面板(13)竖直焊接固定在所述底面板(11)上,所述左面板(12)和所述后面板(13)之间垂直焊接相连。

9.三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验方法,其特征在于:采用如权利要求1-8中任一所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验装置,所述试验方法包括下列步骤:

10.根据权利要求9所述的三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体(2)劈裂注浆模型的试验方法,其特征在于:应力的加载路径包括第一主应力加载路径、第二主应力加载路径和第三主应力加载路径;


技术总结
本发明公开了三向非均匀应力下三维组合裂隙岩体劈裂注浆模型的试验装置,包括三维组合裂隙岩体、三面固定组合挡板、注浆系统部分、应力监测部分和三个应力加载部分,应力加载部分包括小垫板、加压装置、弹性元件和加载挡板,小垫板与三维组合裂隙岩体施加应力一侧的小试样一一对应并设置于对应小试样收到应力的一侧,弹性元件与小垫板一一对应并设置于小垫板与加载挡板之间,位于同一侧的弹性元件连接在同一个加载挡板上,弹性元件设有多组且各组弹性元件的刚度不同,排列后的各个弹性元件的刚度呈梯度变化。本发明能实现不同三向非均匀应力条件下劈裂注浆试验,通过调节弹簧刚度的分布可以实现不同程度的非均匀应力梯度变化。

技术研发人员:朱合轩,满晓磊,邸云菲,朱宗杰,姚嗣伟,牛路伟
受保护的技术使用者:滁州学院
技术研发日:
技术公布日:2024/4/7
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