[发明专利]一种适用于注浆模型试验的地应力加载装置及其使用方法

权利要求书

1.一种适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是：包括一个与模型试验架顶部相通的压力罐；所述的压力罐设置有3个接口和一个泄压阀门，第一接口与一个为其提供压力的空压机相连，第二接口与一个为其提供水源的水泵相连，第三接口与模型试验架的顶部的水囊连通，为模型试验架内的介质提供压力。

2.如权利要求1所述的适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是：第一接口与空压机的压力调节器连接，第二接口上安装送水阀门，送水阀门与水泵通过送水管连接，第三接口与输水阀门连接，输水管连接输水阀门与水囊，输水管上设置压力表监测水压。

3.如权利要求2所述的适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是：空压机通过压力调节器调节输出压力。

4.如权利要求2所述的适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是，所述的输水管通过一个活节与进入到水囊内的连接管相连，所述的连接管下部焊接底盘，连接管底盘与水囊圆形开口部位粘接。

5.如权利要求1所述的适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是：所述的水囊采用薄壁、变形性能极佳、抗破坏能力强的橡胶材料制成，水囊形状为圆柱形，中间设置圆形开口。

6.如权利要求1或4所述的适用于注浆模型试验的地应力加载装置，其特征是，所述的水囊的四周设有护壁，水囊直径与水囊护壁内径相等，水囊高度与所填围岩介质和水囊护壁内壁之间的距离相等，以保证水囊与水囊护壁内壁和所填围岩介质的贴合。

7.根据权利要求6所述的地应力加载装置，其特征是，水囊护壁承受水囊加压过程中产生的反力作用，在水囊护壁的顶盖设置垂直交叉的肋板，水囊护壁设置翼板，翼板上设置螺栓孔，水囊护壁与模型试验台架通过螺栓连接。

8.一种适用于注浆模型试验的地应力加载装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：连接管路；通过输气管连接压力罐上部的第一接口与空压机；通过送水管连接压力罐的第三接口与水泵；通过输水管连接压力罐下部第三接口与活节，输水管上设置输水阀门与压力表；

步骤二：安装水囊；对模型试验台架进行填料并预埋注浆管，在水囊护壁与水囊接触的部位均匀涂抹润滑液，安装水囊与水囊护壁，通过螺栓将水囊护壁与模型试验台架固定，通过活节连接输水管与连接管；

步骤三：打开送水阀门、输水阀门及水泵，当水囊充满水、压力罐中储存设定量水时，关闭送水阀门及水泵；

步骤四：施加地应力；打开空压机并调节压力调节器使压力罐内部达到指定的空气压力，空气压力传递到围岩介质对围岩介质施加恒定的地应力，围岩介质在地应力作用下固结一段时间达到稳定状态；

步骤五：开展注浆试验；打开注浆阀门及注浆泵对围岩介质进行注浆，待达到试验所要求的注浆结束标准后停止注浆，注浆后静置设定的时间至浆液完全固结；

步骤六：泄压；关闭空压机并打开压力罐上的泄压阀门，卸载之前加载的地应力，之后进行拆模等后续工作。

9.如权利要求8所述的地应力加载装置的使用方法，其特征是，在水囊变形的过程中，压力罐内的气压及水压维持恒定，水囊与围岩介质协同变形并维持恒定的加载应力不变。

10.如权利要求8所述的地应力加载装置的使用方法，其特征是，在水囊护壁与水囊接触的部位均匀涂抹润滑液，减小水囊变形时受到的壁面摩擦阻力。