[发明专利]一种开挖应力下预制含裂纹岩体注浆试验系统及使用方法

摘要

本发明公开了一种开挖应力下预制含裂纹岩体注浆试验系统及使用方法，该系统以水力压裂技术为基础，考虑实际采场中开挖所产生的采动应力场，将由岩块制作成完整的大尺度岩体试样预制成开挖应力下的含裂纹岩体，然后进行注浆试验。通过在顶端部实施水压致裂、岩石左右两侧和底部布置分级伺服控制加载器，实现对岩体不同方向施加不同载荷的目的，利用水压与侧向加载应力间的关系，改变岩样所承受的最大主应力方向，从而在岩体内部随机生成裂纹。同时沿压裂钻孔钻打注浆孔，向含裂纹岩体注浆完成试验，为分析浆液扩散规律、浆‑岩体稳定性提供试验基础。本发明结构简单，试验设计合理，使用方便，含裂纹岩体制作高效可行，注浆试验方便易实施。

主权项

1.一种基于开挖应力下预制含裂纹岩体注浆试验系统的试验方法，其特征在于，所述开挖应力下预制含裂纹岩体注浆试验系统包括：/n水力压裂系统，为由完整岩石制作含裂纹岩体提供致裂压力；/n注浆系统，用于实现在水压致裂完成后向裂隙岩体内部实施注浆操作；/n外腔，作为内腔的承载结构，布置于底座之上，并由加紧封盖封顶；外腔的底端空间、侧壁空间用于安装分级伺服控制加载器，底端的每两个分级伺服控制加载器的中间布置导液孔通过导液管与内腔连接；/n内腔，用于承载岩石试样以进行试验，安置于外腔的阶梯外壁之上，并由螺栓固定，且在内腔的侧壁和底部留有安装分级伺服控制加载系统的安装孔；/n分级伺服控制加载系统，包括分级伺服控制加载器和PC控制端；多个分级伺服控制加载器的底端分别安置于外腔的内侧壁和底部，其头部端穿过内腔与岩样接触；对岩石提供不同的加载应力，模拟地层开挖应力，同时在加载器端部安设应力传感器以监测试验过程的应力变化；/n试验方法包括以下步骤：/n第一步，取样，根据工程实际在现场采集提取满足试验要求的岩块，将岩块分割、处理，形成尺寸满足系统内腔尺寸的完整岩石试样；对完整岩石试样进行预处理后在顶端部开设注水孔及其射孔；/n第二步，组装试验装置，首先制作内腔，在内腔壁上预留加载器安置孔，并将加载器与内腔进行组装；组装完成后，利用固定螺栓将内腔固定在外腔的底座，将加载器安装在装置的外腔壁上，并连接外部伺服控制器，组成分级伺服控制加载器，并将外腔底端安置于留有导液空间的底座上；周向、轴向底部布置多个加载器，每个加载器对于试验都是一个独立的应力加载点，对试样提供不等的非均布荷载；/n第三步，固定试样，将完整岩石试样置于内腔内，并利用加载器进行初步定位、固定；将夹紧封盖上预留的注液管与岩石的初钻注水孔对齐，并利用紧固螺栓固定加紧；加紧后卸载加载器的应力，除去加载器的固定作用；/n第四步，预制裂纹，将注液管深入岩石的注水孔，利用水力压裂系统向岩石内部高压注液，同时根据注液压力、开挖应力分别对分级伺服控制加载器进行调节而施加于岩石，改变岩石的受力状态；/n第五步，注浆，形成的裂纹在岩石内贯通后，沿导液孔排出内腔液体，撤除水力压裂系统，待岩石冷却后，利用注浆系统以注液管为注浆管、以注水孔为导向钻打注浆孔向岩石内进行注浆；/n第六步，拆模清洗，注浆完成待浆液胶凝稳定后，及时进行拆模清洗处理，并对注浆后的岩体进行分析。/n