一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法与流程

本发明涉及矿山巷道及隧道支护技术领域，特别涉及一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法。

背景技术：

矿山巷道及隧道工程中，经常会遇到断层破碎带或软弱致密岩层，随着工程掘进而引发岩体破碎、裂隙发育，导致工作面开采时片帮、冒顶现象，致使施工难度和风险增大，必须采取相应技术措施。经实践证明，通过对地下工程破碎岩体进行注浆加固，对改变破碎岩体强度、发挥岩体自身承载力、保障地下巷道及硐室安全具有良好的效果，实现了增加破碎岩体强度的目的，减少事故的发生，适应工作面快速推进的需要。但在注浆实践中，常常会出现浆液稠化、凝结而堵塞钻孔及浆液渗流通道的情况，大大降低了注浆效果，且对于注浆强化方式及其带来的承载效果没有确切的定性研究，往往通过经验指导，对于复杂多变的岩体破碎情况无法对症下药。

针对目前注浆强化研究停留在工程现场，变形及承载能力不便获取的问题，提出了一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法，使用一种新型模具进行破碎岩体的装填、灌浆、注浆，利用实验室刚性试验机对岩体进行承载实验，方便获得实验数据，控制实验过程中的单一变量达到定量研究的目的，对地下工程现场操作具有指导性意义。

技术实现要素：

本发明针对注浆强化尚靠经验指导的问题，提出一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法。此发明具备操作简单、实验数据易于监测、过程变量设计可控等特点，丰富了实验室注浆强化研究方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种破碎岩层二次注浆强化承载特性试验方法，主要包括：选择模具制作形状与尺寸，设计预留注浆钻孔数目；模具拼装完成后，放置于刚性试验机承载盘中心；筛分碎石进行铺设与压密；倒入水泥浆液至不再下渗后抹平破碎岩体表面静置；二次启动刚性试验机压缩至岩块峰值强度后卸载；在承压板上预留孔垂直钻取注浆孔，并进行水泥浆液二次注浆强化；试件静置一段时间后，进行二次单轴压缩试验，进行数据采集与分析，完成试验。本发明采用制作多面凹槽对接与全密封模具，设置不同数目预留注浆孔洞，实现了模具内破碎岩体一次灌浆与二次注浆，提高了破碎岩体二次注浆强化承载特性试验精确性。

一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，依据实验目的，确定试验岩性与破碎粒径，选择模具制作形状与尺寸，设计预留注浆钻孔数目；

步骤二，将底板平整放置，再与左右墙板、前后挡板咬合安装，插入固定销，测量四面的垂直度，保证模具尺寸误差不大于±0.5mm，嵌入顶板进行固定后涂抹润滑油，保证与岩块接触面光滑；

步骤三，将组装完成的模具放置于刚性试验机承载盘中心，采用动力夯实机进行设计破碎岩体逐层装填压实；

步骤四，在破碎岩体充填裸露面放置承压板，搭载轴向千分表并连接控制系统，启动刚性试验机轴向油泵加载至设定载荷，完成破碎岩体初次压实；

步骤五，移除承压板及轴向千分表，将水泥浆液分次缓慢倒入模具中，待岩块浸入后再次倒入，直至浆液不再下渗后抹平破碎岩体表面再静置28d以上；

步骤六，待浆液凝固后再次放置承压板及搭载轴向千分表，启动刚性试验机轴向油泵进行压缩试验至岩块峰值强度后卸载，撤去轴向千分表；

步骤七，在承压板上预留孔垂直钻取注浆孔，采用带压注浆器将水泥浆液压入注浆孔内，保持一定时间压力后清理多余浆液再静置28d以上；

步骤八，重新搭载轴向千分表，启动刚性试验机轴向油泵，将二次注浆强化后的破碎岩体再次压缩破坏，对采集数据进行保存与分析，完成实验。

进一步，在步骤二中，所述模具各面为凹槽对接，且采用固定销紧固，同时，除顶板外其它各面完全密封，防止浆液溢流。

本发明的优点和有益效果是：本发明方法具有易于操作、步骤合理等特点，能够在各种复杂情况下提供锚杆锚固支护，满足不同长度不同位置的锚固需求。

附图说明

图1是实现本发明一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法流程图。

图2是实现本发明一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法模具结构图。

图中：1为固定销；2为预留孔；3为承压板；4为顶板；5为固定销孔；6为左右墙板；7为前后挡板；8为底板。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。

本发明提供了一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法。

步骤一，依据实验目的，确定试验岩性与破碎粒径，选择模具制作形状与尺寸，设计预留注浆钻孔数目；

步骤二，将底板8平整放置，再与左右墙板6、前后挡板7咬合安装，插入固定销1，测量四面的垂直度，保证模具尺寸误差不大于±0.5mm，嵌入顶板4进行固定后涂抹润滑油，保证与岩块接触面光滑；

步骤三，将组装完成的模具放置于刚性试验机承载盘中心，采用动力夯实机进行设计破碎岩体逐层装填压实；

步骤四，在破碎岩体充填裸露面放置承压板3，搭载轴向千分表并连接控制系统，启动刚性试验机轴向油泵加载至设定载荷，完成破碎岩体初次压实；

步骤五，移除承压板3及轴向千分表，将水泥浆液分次缓慢倒入模具中，待岩块浸入后再次倒入，直至浆液不再下渗后抹平破碎岩体表面再静置28d以上；

步骤六，待浆液凝固后再次放置承压板3及搭载轴向千分表，启动刚性试验机轴向油泵进行压缩试验至岩块峰值强度后卸载，撤去轴向千分表；

步骤七，在承压板3上预留孔2垂直钻取注浆孔，采用带压注浆器将水泥浆液压入注浆孔内，保持一定时间压力后清理多余浆液再静置28d以上；

步骤八，重新搭载轴向千分表，启动刚性试验机轴向油泵，将二次注浆强化后的破碎岩体再次压缩破坏，对采集数据进行保存与分析，完成实验。

进一步，在步骤二中，所述模具各面为凹槽对接，且采用固定销1紧固，同时，除顶板4外其它各面完全密封，防止浆液溢流。

本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种破碎岩体二次注浆强化承载特性试验方法，主要包括：选择模具制作形状与尺寸，设计预留注浆钻孔数目；模具拼装完成后，放置于刚性试验机承载盘中心；筛分碎石进行铺设与压密；倒入水泥浆液至不再下渗后抹平破碎岩体表面静置；二次启动刚性试验机压缩至岩块峰值强度后卸载；在承压板上预留孔垂直钻取注浆孔，并进行水泥浆液二次注浆强化；试件静置一段时间后，进行二次单轴压缩试验，进行数据采集与分析，完成试验。本发明采用制作多面凹槽对接与全密封模具，设置不同数目预留注浆孔洞，实现了模具内破碎岩体一次灌浆与二次注浆，提高了破碎岩体二次注浆强化承载特性试验精确性。

技术研发人员：辛亚军;吕鑫;姬红英;董帅;郝海春
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2018.10.12
技术公布日：2019.03.01