一種三維注漿模型試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種三維注漿模型試驗裝置及試驗方法，包括豎直方向上依次連接的第一反力板、第二反力板和第三反力板；第一反力板和第二反力板之間安放圍壓反力腔，第二反力板和第三反力板間安放軸向加載模塊；圍壓反力腔的內設有被注巖體裝載模塊及圍壓伺服加載模塊；被注巖體裝置模塊內布置與數據處理模塊相連接的傳感器，傳感器與數據處理模塊相連。實現了室內注漿試驗中三維地應力條件和地下水環境的穩定加載，有效保證了試驗條件與被注巖體原始條件的一致性，為注漿理論研究提供了強有力支撐。
【專利說明】一種三維注漿模型試驗裝置及試驗方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種可施加三維應力的三維注漿模型試驗裝置及試驗方法。
【背景技術】
[0003]礦山、隧道等地下工程建設中，經常發生圍巖變形大、涌水量大等問題，甚至會發生突水突泥災害，造成巨大的人員財產損失。注漿作為一種加固軟弱圍巖、治理水害的一種有效手段在地下工程災害治理中得到了越來越廣泛的應用。模型試驗是研究注漿治理過程中漿液擴散規律及加固機理的重要手段。但是目前針對隧道開挖及注漿的模型試驗臺架較少，嚴重影響相關研究的進展。
[0004]現有的注漿模型試驗，多針對特定地層(如單裂隙、簡單多孔介質)開展研究，或利用類似巖體簡單填筑代替被注巖體；試驗較少涉及到地應力環境及地下水環境對注漿擴散規律及加固機理的影響，更遑論被注巖體所處的三維地應力場與復雜的水文地質條件。類似情況嚴重偏離了被注巖體狀態，難以對注漿過程獲得科學認識，也不能較好地指導注漿工程的合理設計。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種可加載三維地應力、孔隙水壓力的注漿模型試驗裝置及試驗方法。
[0006]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
一種三維注漿模型試驗裝置，包括豎直方向上依次連接的第一、第二、第三反力板；第一反力板和第二反力板之間安放圍壓反力腔，在第二反力板和第三反力板間安放軸壓伺服加載模塊；所述的圍壓反力腔內設有被注巖體裝載模塊和對圍壓反力腔實施圍壓的圍壓伺服加載模塊；所述的圍壓反力腔底部設計為孔隙水壓力加載模塊，所述的被注巖體裝置模塊內布置用于采集注漿過程中巖土體內部物理場的變化規律的傳感器，所述的傳感器與數據處理模塊相連。
[0007]所述的第一反力板由高強度合金鋼材料加工成Φ660*25πιπι(即直徑660mm，高25mm)圓盤。所述的第一反力板圓心處鉆設Φ20πιπι注漿孔，固定礦用快速接頭I，連接注漿設備；反力板Φ590mm圓周上鉆設4個對稱分布的C>20mm固定孔I，使緊固螺桿I穿過；下表面加工Φ500*470*5πιπι的環形槽I，內置橡膠密封墊I。
[0008]所述的第二反力板由高強度合金鋼材料加工成i>780*25mm圓盤，下表面焊接Φ90*30ι?πι圓柱形墊塊。第二反力板及墊塊鉆設Φ50ι?πι中心孔,孔壁加工5個Φ60*50*5ι?πι的密封槽I，內置橡膠密封圈I。所述的第二反力板Φ590πιπι圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20mm固定孔II,使緊固螺桿I穿過。所述的第二反力板Φ700mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔III，使緊固螺桿II穿過。所述的第二反力板上表面加工Φ500*440*5πιπι的環形槽II，內置橡膠密封墊II。
[0009]所述的第三反力板由高強度合金鋼材料加工成Φ780*25.ι圓盤。第三反力板Φ 700mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔IV，使緊固螺桿II穿過。所述的第三反力板Φ200ι?πι圓周上均布4個Φ4mm鉆孔,固定液壓千斤頂。
[0010]所述的緊固螺桿為φ 16mm高強螺桿，包括兩組，每組4根，第一組緊固螺桿I連接第一、第二反力板，第二組緊固螺桿II連接第二、第三反力板。
[0011]所述的圍壓反力腔由高強度合金鋼材料加工成Φ500*440*600πιπι的圓筒。圍壓反力腔頂部加工成臺階狀，下臺階為i>470*440mm的圓環形平臺，并于Φ 455mm的圓周上均勻鉆設Φ4πιπι固定孔18個。所述的圍壓反力腔側壁徑向鉆設8個Φ4πιπι引線孔，使傳感器引線穿過。所述的圍壓反力腔頂、底部分別安置在第一、第二反力板環形槽I，II中，通過緊固螺桿和橡膠密封墊保證密封性。
[0012]所述的圍壓伺服加載模塊包括油囊、液壓控制臺1、液壓油缸I。所述油囊為中空、封閉的圓環狀，由橡膠依據圍壓反力腔尺寸加工而成；油囊側壁上在相應位置預留傳感器引線孔。所述液壓油缸I與油囊通過高壓管I和分油器連接。所述液壓控制臺I與液壓控制臺I之間通過高壓管I連接，并實時控制壓力。
[0013]所述的油囊與圍壓反力腔之間夾有聚四氟乙烯薄膜I，以減小兩者之間的摩擦，防止油囊損壞。
[0014]所述的軸壓伺服加載模塊包括液壓控制臺I1、液壓油缸I1、液壓千斤頂、傳力軸、傳力墊塊、承載-滲水活塞。所述的液壓千斤頂底部在Φ700πιπι圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔V，通過固定螺栓I與第三反力板連接。所述液壓油缸II與液壓千斤頂通過高壓管II連接。所述液壓控制臺II與液壓油缸II通過高壓管II連接，并實時控制壓力。所述傳力軸由高強度合金鋼材料加工成，底部通過傳力墊塊與液壓千斤頂接觸；傳力軸穿過第二反力板中心孔進入到圍壓反力腔內，通過絲扣與承載-滲水活塞連接；傳力軸頂部以下10mm處有凸臺，保證圍壓反力腔內預留儲水倉。
[0015]所述承載-滲水活塞由高強度合金鋼材料加工成Φ440*25.ι圓盤狀，側壁中加工2個Φ60*50*5πιπι的密封槽II，內置橡膠密封圈II，保證活塞與反力腔之間的密封性；承載-滲水活塞在Φ405mm的圓周上均勻鉆設18個Φ4mm固定孔VI，利用固定螺栓II連接被注巖體承載模塊。所述的承載-滲水活塞中放射狀布置235個Φ 2.5mm滲水孔。
[0016]所述的被注巖體承載模塊由承載橡膠囊及固定鋼環構成。承載橡膠囊加工成圓筒狀，上、下周緣均與固定鋼環連接，上周緣鋼環在Φ455ι?πι的圓周上均勻鉆設C>4mm固定孔18個，通過螺栓固定于圍壓反力腔頂部下臺階；下周緣鋼環在Φ405πιπι的圓周上均勻鉆設0 4mm固定孔18個，通過螺栓固定于承載-滲水活塞。承載橡膠囊側壁上在相應位置預留傳感器引線孔。
[0017]所述的油囊與承載橡膠囊之間夾有聚四氟乙烯薄膜II，以減小兩者之間的摩擦。
[0018]所述的孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉、注水孔；所述的儲水倉由承載-滲水活塞、圍壓反力腔內壁和第二反力板圍成；所述的儲水倉側壁徑向上鉆設Φ20πιπι注水孔，孔內安置礦用快速接頭II，以外接恒壓供水裝置。
[0019]所述的數據處理模塊包括數據采集傳感器、引線密封及固定裝置、數據解譯器以及數據分析設備。所述的數據采集傳感器包括土壓力傳感器、滲透壓力傳感器，通過引線密封及固定裝置布置在被注巖體內部。所述的引線密封及固定裝置包括電纜密封夾緊接頭、固定空心螺桿、傳感器固定器。所述的電纜密封夾緊接頭為PG7型。所述的固定空心螺桿穿過承載橡膠囊引線孔、油囊引線孔以及圍壓反力腔引線孔，通過絲扣與傳感器固定器連接，且傳感器數據線經內部空心管引出。所述的傳感器固定器包括垂向固定器和徑向固定器，依據傳感器尺寸由鋼加工而成。所述的數據解譯器為XL2101G靜態應變儀，所述的數據分析設備為筆記本電腦。
[0020]利用上述設備進行三維注漿模型試驗方法，包括以下步驟:
(I)根據礦山、隧道等地下工程不同水文地質條件進行土工試驗測試被注巖體基本物理性質。
[0021](2)組裝模型試驗系統，通過緊固螺桿將第二反力板和第三反力板固定，依次組裝軸向伺服加載模塊、圍壓伺服加載模塊以及被注巖體裝載模塊，固定承載橡膠囊和承載-滲水活塞。選取巖土體材料充填入承載橡膠囊內，其中可預制裂隙或破碎帶以更好地模擬符合實際工況。填充巖土體材料過程中安放土壓力及滲透壓力傳感器并測試。
[0022](3)材料填充完畢后，通過緊固螺桿將第一反力板和第二反力板固定；
(4)根據試驗方案依次施加軸壓和圍壓；達到設計要求后，利用強力膠固定引線空心螺桿，并利用電纜密封夾緊接頭封閉傳感器數據線，組裝數據采集模塊。
[0023](5)根據試驗方案通過注水孔和承載-滲水活塞向被注巖體內注入地下水，直至達到設計要求；
(6)利用注漿設備向被注巖體內實施注漿試驗，記錄注漿過程中物理場數據，達到試驗設計要求后結束注漿，關閉試驗系統。
[0024](7)拆卸試驗裝置，取出注漿加固體放入養護實驗室養護；清洗試驗裝置其他結構，結束試驗。
[0025]本發明通過液壓控制系統實現了三維地應力加載的穩定性長期性，在室內注漿模型試驗中實現了三維地應力場和滲壓場的聯合施加，保證試驗開展條件更加貼近真實工況。此外，裝置內可用來進行均值、非均質巖體注漿模型試驗，適應性強，技術參數先進。
[0026]本發明的有益效果為:
1、實現了室內注漿模型試驗中三維地應力和孔隙水壓力模擬，保證試驗開展條件更加貼近真實工況；
2、可用來模擬均質、非均質等多種巖體注漿擴散及加固試驗；
3、通過液壓控制系統實現了三維地應力加載的穩定性長期性；
4、裝置采用高強螺栓、反力板、反力腔并配合使用密封墊圈和電纜密封夾緊接頭，試驗裝置密封性好，可靠性高；
5、被注巖體內部可埋設各類檢測元件，實時采集注漿過程中巖土體內部物理場的變化規律，增強了注漿試驗的科學價值，為注漿理論研究典型基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明結構示意圖；
圖2是本發明第一反力板俯視圖；
圖3是本發明第二反力板俯視圖； 圖4是本發明第三反力板俯視圖圖5是本發明承載-滲水活塞俯視圖；
圖6是本發明圍壓反力腔斷面圖。
[0028]其中，1-1第一反力板、1-2注漿孔、1-3礦用快速接頭1、1-4固定孔1、1-5環形槽1、1-6橡膠密封墊1、2-1第二反力板、2-2墊塊、2-3中心孔、2_4密封槽1、2_5橡膠密封圈1、2-6固定孔I1、2-7固定孔111、2-8環形槽11、2_9橡膠密封墊11、3_1第三反力板、3_2固定孔IV、3-3液壓千斤頂固定孔、4-1緊固螺桿1、4-2緊固螺桿11、5_1圍壓反力腔、5_2下臺階、5-3下臺階固定孔、5-4注水孔、5-5礦用快速接頭11、5-6引線孔、6_1注漿設備、
6-2恒壓供水裝置、7-1油囊、7-2液壓控制臺1、7-3液壓油缸1、7-4油囊引線孔、7_5高壓管1、7_6分油器、8-1聚四氟乙烯薄膜1、8-2聚四氟乙烯薄膜11、9-1液壓控制臺11、9_2液壓油缸11、9-3液壓千斤頂、9-4傳力軸、9-5傳力墊塊、9_6承載-滲水活塞、9_7固定孔V、9_8固定螺栓1、9-9高壓管11、9-10臺階狀凸臺、9_11儲水倉、9_12環形槽、9_13固定孔V1、9-14固定螺栓1、9-15滲水孔、9-16橡膠密封圈I1、10_1承載橡膠囊、10_2上周緣固定鋼環、10-3下周緣固定鋼環、11-1傳感器、11-2引線密封及固定裝置、11-3數據解譯器、11-4數據分析設備、11-2-1電纜密封夾緊接頭、11-2-2固定空心螺桿、11-2-3A垂向固定器、11-2-3B徑向固定器。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0030]如圖1、圖2所示，第一反力板1-1由高強度合金鋼材料加工成Φ660*25πιπι(即直徑660mm,高25mm)圓盤。第一反力板圓心處鉆設Φ 20mm注衆孔1_2，粘固礦用快速接頭I
1-3,連接注衆設備6-1 ;第一反力板Φ 590mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ 20mm固定孔I
1-4，使緊固螺桿14-1穿過；第一反力板下表面加工Φ500*470*5πιπι的環形槽I1_5，內置橡膠密封墊橡膠密封墊I 1-6。
[0031]如圖1、圖3所示，第二反力板2-1由高強度合金鋼材料加工成Φ780*25πιπι圓盤，下表面焊接Φ90*30ι?πι圓柱形墊塊2-2。第二反力板及墊塊圓心位置鉆設Φ50ι?πι中心孔
2-3，孔壁內側加工5個Φ60*50*5πιπι的密封槽I2_4，內置橡膠密封圈I 2_5。第二反力板Φ 590mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔II 2_6，使緊固螺桿I 4_1穿過；第二反力板Φ 700mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ 20mm固定孔III 2-7,使緊固螺桿II 4_2穿過。第二反力板上表面加工O500*440*5mm的環形槽II 2_8，內置膠密封墊II 2_9。
[0032]如圖1、圖4所示，第三反力板3-1由高強度合金鋼材料加工成Φ780*25πιπι圓盤。第三反力板Φ700πιπι圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔IV 3_2，使緊固螺桿II 4-2穿過。第三反力板i>200mm圓周上均布4個Φ4ι?πι液壓千斤頂固定孔3-3,固定液壓千斤頂
9-3。
[0033]如圖1所示，緊固螺桿為Φ 16mm高強螺桿，包括兩組，每組4根，一組緊固螺桿I4-1通過固定孔1-4、2-6連接第一反力板1-1和第二反力板2-1，二組緊固螺桿II 4-2通過固定孔2-7、3-2連接第二反力板2-1和第三反力板3-1。
[0034]如圖1所示，圍壓反力腔5-1由高強度合金鋼材料加工成Φ500*440*600πιπι的圓筒。圍壓反力腔5-1頂部加工成臺階狀，下臺階5-2為Φ470*440πιπι的圓環形平臺，并于Φ455mm的圓周上均勻鉆設Φ4mm固定孔5-3 18個。圍壓反力腔5_1側壁上徑向鉆設8個
04mm引線孔5-6，使傳感器11_1引線穿過。圍壓反力腔5_1頂部安置在第一反力板1_1下表面的環形槽I 1-5中，底部安置在第二反力板2-1上表面環形槽II2-8中，通過緊固螺桿I 4-1和橡膠密封墊1-6、2-9保證密封性。
[0035]如圖1、圖6所示，圍壓伺服加載模塊包括油囊7-1、液壓控制臺I 7-2、液壓油缸I7-3。所述油囊7-1為中空、封閉的圓環狀，由橡膠依據圍壓反力腔5-1尺寸加工而成；油囊
7-1側壁上在相應位置預留傳感器引線孔7-4。所述液壓油缸I 7-3與油囊7-1通過高壓管I 7-5和分油器7-6連接。液壓控制臺I 7-2與液壓油缸I 7_3之間通過高壓管I 7-5連接，并實時控制壓力。
[0036]如圖1、圖6所示，油囊7-1與圍壓反力腔5-1之間夾有聚四氟乙烯薄膜I，以減小兩者之間的摩擦，防止油囊損壞。
[0037]如圖1、圖5所示，軸壓伺服加載模塊包括液壓控制臺II 9-1、液壓油缸II 9_2、液壓千斤頂9-3、傳力軸9-4、傳力墊塊9-5、承載-滲水活塞9-6。液壓千斤頂9_3底部在Φ 700mm圓周上鉆設4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔V 9_7，通過固定螺栓I 9_8固定在第三反力3-1板頂部。液壓油缸II 9-2與液壓千斤頂9-3通過高壓管II 9_9連接。液壓控制臺II 9-1與液壓油缸II 9-2通過高壓管II 9-9連接，并實時控制壓力。傳力軸9_4由高強度合金鋼材料加工成，底部通過傳力墊塊9-5與液壓千斤頂9-3接觸；傳力軸9-4穿過第二反力板中心孔2-4進入到圍壓反力腔5-1內，通過絲扣與承載-滲水活塞9-6連接；傳力軸9-4頂部以下10mm處有臺階狀凸臺9-10,保證圍壓反力腔5-1內預留儲水倉
9-11。承載-滲水活塞9-6由高強度合金鋼材料加工成Φ440*25πιπι圓盤狀，側壁中加工2個Φ60*50*5πιπι的密封槽II 9-12,內置橡膠密封圈119-16，保證活塞與反力腔之間的密封性；承載-滲水活塞9-6在Φ405πιπι的圓周上均勻鉆設18個Φ4πιπι固定孔VI 9_13，利用固定螺栓II 9-14固定被注巖體承載模塊。承載-滲水活塞中放射狀布置235個Φ2.5_滲水孔9-15，便于儲水倉9-11中水滲入到被注巖體內。
[0038]如圖1、圖6所示，被注巖體承載模塊由承載橡膠囊10-1及上周緣固定鋼環10-2、下周緣固定鋼環10-3構成。承載橡膠囊10-1加工成圓筒狀，上、下周緣均與固定鋼環連接，上周緣鋼環10-2在C>455mm的圓周上均勻鉆設C>4mm固定孔18個,通過螺栓固定于圍壓反力腔頂部下臺階；下周緣鋼環10-3在C>405mm的圓周上均勻鉆設C>4mm固定孔18個,通過螺栓9-14固定于承載-滲水活塞9-6。承載橡膠囊側壁上在相應位置預留傳感器引線孔
10-4。
[0039]如圖1、圖6所示，油囊與承載橡膠囊之間夾有聚四氟乙烯薄膜118-2，以減小兩者之間的摩擦。
[0040]如圖1所示，孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉9-11、注水孔5-4、滲水孔9_15。儲水倉通過注水孔5-4與外部恒壓供水裝置6-2連接。儲水倉9-11側壁徑向上鉆設Φ20πιπι注水孔5-4，孔內安置礦用快速接頭II 5-5，以外接恒壓供水裝置6-2。
[0041 ] 如圖1所示，數據處理模塊包括數據采集傳感器11-1、引線密封及固定裝置11-2、數據解譯器11-3以及數據分析設備11-4。數據采集傳感器11-1包括土壓力傳感器、滲透壓力傳感器，通過引線密封及固定裝置11-2布置在被注巖體內部。引線密封及固定裝置
11-2包括電纜密封夾緊接頭11-2-1、固定空心螺桿11-2-2、傳感器固定器11_2_3。電纜密封夾緊接頭11-2-1為PG7型。固定空心螺桿11-2-2穿過承載橡膠囊引線孔10_4、油囊引線孔7-4以及圍壓反力腔引線孔5-6，通過絲扣與傳感器固定器11-2-3連接，且傳感器數據線11-5經內部空心管引出。傳感器固定器11-2-3包括垂向固定器11-2-3A和徑向固定器
11-2-3B，依據傳感器尺寸由鋼加工而成。數據解譯器11-3為XL2101G靜態應變儀，數據分析設備11-4為筆記本電腦。
[0042]三維注漿模型試驗裝置使用方法:根據礦山、隧道等地下工程不同水文地質條件進行土工試驗測試被注巖體基本物理性質。組裝模型試驗系統，通過緊固螺桿4-2使第二反力板2-1和第三反力板3-1組成框架，將傳力軸9-4穿過第二反力板2-1，并與承載-滲水活塞9-6及傳力墊塊9-5連接。安置圍壓反力腔3-1與第二反力板環形槽2-8中，在圍壓反力腔3-1內依次放置有聚四氟乙烯薄膜8-1、油囊7-1、聚四氟乙烯薄膜8-2、承載橡膠囊10-1，確保各部分引線孔對齊，并將承載橡膠囊10-1固定在承載-滲水活塞9-6上。選取巖土體材料充填入承載橡膠囊10-1內，其中可預制裂隙或破碎帶以更好地模擬符合實際工況。填充巖土體材料過程中安放傳感器10-1并測試。材料填充完畢后，通過緊固螺桿4-1將第一反力板1-1和第二反力板2-1固定。固定液壓千斤頂9-3于第三傳力板3-1并調整其高度、接觸傳力墊塊，連接液壓千斤頂9-3、液壓油缸9-2及液壓控制臺9-1 ;連接油囊7-1、液壓控制臺7-2及液壓油缸7-3，根據試驗方案依次施加軸壓和圍壓。達到設計要求后，利用強力膠固定空心螺桿11-2-2，并利用電纜密封夾緊接頭11-2-1封閉傳感器數據線，連接數據解譯器11-3以和數據分析設備11-4。根據試驗方案通過注水孔5-4和承載-滲水活塞滲水孔9-15向被注巖體內注入地下水，直至達到設計要求。連接注漿設備6-1，實施注漿試驗，記錄注漿過程中物理場數據，達到試驗設計要求后結束注漿，關閉試驗系統。拆卸試驗裝置，取出注漿加固體放入養護實驗室養護。清洗試驗裝置其他結構，結束試驗。
[0043]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護的范圍以內。
【權利要求】
1.一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，包括豎直方向相互連接三個圓盤狀反力板，自上而下依次為第一、第二及第三反力板；反力板之間放置圍壓反力腔及軸壓伺服加載模塊；所述的圍壓反力腔底部設計為孔隙水壓力加載模塊，圍壓反力腔內部安置被注巖體裝載模塊及圍壓伺服加載模塊；所述的被注巖體裝置模塊內布置與數據處理模塊相連接的傳感器。
2.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的第一反力板圓心處鉆設與注漿設備連通的注漿孔，下表面加工環形槽I ;所述的第二反力板鉆設中心孔，孔壁內側加工密封槽；所述的第二反力板上表面加工環形槽II ;所述的第一反力板、第二反力板、第三反力板之間通過兩組緊固螺桿固定連接。
3.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的圍壓反力腔由高強度合金鋼材料加工成圓筒狀；所述的圍壓反力腔頂部加工成臺階狀，同底部分別卡在第一反力板及第二反力板環形槽I，II中；所述的圍壓反力腔側壁上徑向鉆設引線孔。
4.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的圍壓伺服加載模塊包括油囊、液壓控制臺、液壓油缸；所述的油囊側壁上預留引線孔；所述的液壓油缸與油囊通過高壓管和分油器連接；所述液壓控制臺與液壓油缸之間通過高壓管連接。
5.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，包括液壓控制臺、液壓油缸、液壓千斤頂、傳力軸、傳力墊塊和承載-滲水活塞；所述的液壓千斤頂固定在第三反力板頂面；所述的液壓控制臺與液壓油缸通過高壓管連接；所述傳力軸通過傳力墊塊與液壓油缸接觸；所述的傳力軸穿過第二反力板中心孔進入到圍壓反力腔內，連接承載-滲水活塞；所述承載-滲水活塞放射狀布置滲水孔。
6.根據權利要求5所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉、注水孔；所述的儲水倉由承載-滲水活塞、圍壓反力腔內壁和第二反力板圍成；所述的儲水倉側壁鉆設注水孔。
7.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的被注巖體承載模塊包括承載橡膠囊及固定鋼環；所述的承載橡膠囊頂、底端通過固定鋼環固定在第一反力板和承載-滲水活塞上；所述的承載橡膠囊側壁預留傳感器引線孔。
8.根據權利要求1、或4、或7所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的油囊與圍壓反力腔之間聚四氟乙烯薄膜；所述的油囊與承載橡膠囊之間夾有聚四氟乙烯薄膜。
9.根據權利要求1所述的一種三維注漿模型試驗裝置，其特征在于，所述的數據處理模塊包括數據解譯器和數據分析設備，所述的數據采集傳感器通過引線與數據解譯器相連，所述的數據解譯器與數據分析設備相連。
10.一種三維注漿模型試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(I)根據礦山、隧道等地下工程不同水文地質條件進行土工試驗測試被注巖體基本物理性質； 步驟(2)組裝模型試驗系統，通過緊固螺桿將第二反力板和第三反力板固定，依次組裝軸向伺服加載模塊、圍壓伺服加載模塊以及被注巖體裝載模塊，固定承載橡膠囊和承載-滲水活塞；選取巖土體材料充填入承載橡膠囊內，其中可預制裂隙或破碎帶以更好地模擬符合實際工況；填充巖土體材料過程中安放土壓力及滲透壓力傳感器并測試； 步驟(3)材料填充完畢后，通過緊固螺桿將第一反力板和第二反力板固定； 步驟(4)根據試驗方案依次施加軸壓和圍壓；達到設計要求后，利用強力膠固定引線空心螺桿，并利用電纜密封夾緊接頭封閉傳感器數據線，組裝數據采集模塊； 步驟(5)根據試驗方案通過注水孔和承載-滲水活塞向被注巖體內注入地下水，直至達到設計要求； 步驟￠)利用注漿設備向被注巖體內實施注漿試驗，記錄注漿過程中物理場數據，達到試驗設計要求后結束注漿，關閉試驗系統； 步驟(7)拆卸試驗裝置，取出注漿加固體放入養護實驗室養護；清洗試驗裝置其他結構，結束試驗。
【文檔編號】G01N33/38GK104297457SQ201410584046
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】張偉杰, 魏久傳, 謝道雷, 尹會永 申請人:山東科技大學