[发明专利]一种浆脉‑岩土交界面强度测试仪器及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试浆脉-岩土交界面强度的测试仪器，具体涉及一种可真实再现实际工程中的地应力条件，获得浆脉-岩土交界面全时空强度变化曲线的测试装置与测试方法。

背景技术

近年来，伴随着我国高速铁路、高速公路等水利水电工程的快速发展，大量地下工程展开建设，但是建设过程中突水涌泥现象频发，造成了大量人员伤亡，财产损失。据统计，突水涌泥灾害的发生频率在地下工程事故中排在第二位，造成的经济损失和人员伤亡排名第一位。

经过大量工程实践证明，地下工程中的注浆技术能够有效的对突水突泥灾害进行治理，通过专用注浆管路，浆液通过一定压力以渗透、充填、劈裂、压密等形式进入软弱破碎岩土体，从而达到改善岩土体物理力学参数及性能，从而保证地下工程的顺利开挖。

其中劈裂注浆由于注浆压力较大，对软弱岩土体的改良效果较好，所以在工程注浆中广泛应用。浆脉在高压作用下将岩土体劈裂，形成浆脉骨架和浆液-岩土体交界面。其中浆脉-岩土体界面强度是衡量劈裂注浆效果的重要参数，是进行注浆方案设计的重要参考指标。建立一种可以再现真实工程地应力条件的浆液-岩土体交界面强度的测试仪器与测试方法是亟待解决的问题，能够有效地填补此领域的技术空白。

目前的测试方法主要存在以下问题：

1、无法加载真实的地应力条件，界面强度主要在初步实验的基础上进行理论推导，误差大，参考价值不强。

2、不能获得浆脉-岩土体界面的全空间强度变化曲线，无法获取必要的关键参数。

3、测试过程中，无法测得浆-岩界面的残余强度，影响注浆方案设计。

4、无法定量的描述浆-岩界面的全破坏过程。

5、试验过程中，主要采用人工加载，人工记录的试验手段，加载过程不稳定，不均匀，对实验结果扰动较大。

发明内容

为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种可加载不同地应力条件的浆脉-岩土交界面强度测试仪器及测试方法

为实现上述目的，本发明提供了一种可加载不同地应力条件的浆脉-岩土交界面强度测试仪器，采用如下技术方案：

可加载不同地应力条件的浆脉-岩土交界面强度测试仪器，包括支架，在所述的支架内设有试样的上部装载盒和下部装载盒，在所述的上部装载盒的顶部设有一个地应力加载模块，且上部装载盒的一侧连接一个传动轴，所述的传动轴的端部通过一个后部持力顶头支撑；在下部装载盒的一侧设有推动其相对上部装载盒横向移动的推进模块；在上部装载盒保持不动时，下部装载盒移动产生对所述浆脉-岩土试样的剪切；在所述的传动轴上设有用于检测横向位移的位移传感器I；在所述的推进模块上设有用于检测横向剪切力的力传感器I；在所述的地应力加载模块上设有用于检测地应力大小的力传感器II和用于检测竖向位移的位移传感器II，所述的位移传感器I、力传感器I、力传感器II、位移传感器II、地应力加载模块、推进模块均与参数采集控制仪相连。

具体试验如下：所述下部装载盒在所述推进模块的推动下产生横向位移，所述上部装载盒保持不动状态，从而产生对所述浆脉-岩土试样的剪切，测试其强度。所述参数采集控制模块通过数据传输线与所述推进模块，所述地应力加载模块，所述浆脉-岩土体试样装载模块相互连接。通过所述推进模块进行横向顶进，地应力加载模块产生地应力加载，参数采集控制模块进行数据采集与参数控制，实现不同地应力条件下的浆脉-岩土体交界面强度测试。

进一步的，所上部装载盒和下部装载盒上下对其设置，所述的下部装载盒的底部底板在升降装置的驱动下，可以升降；在所述的上部转载盒的顶部卡装有试样盖板，试样盖板在地应力加载模块的驱动下上下运动。

所述高度调节装置可进行自动高度调节，通过高度调节可将浆脉-岩土体交界面调整至所述上部装载盒与下部装载盒交界面处，从而能够实现在浆脉-岩土体交界面上的剪切位移，测试其强度。

进一步的，所述的下部装载盒安装在一个底座内，所述底座的底部设有导向滑轨；导向滑轨由钢珠进行导向，减小横向剪应力的损失。

进一步的，传动轴的两侧设有导向滑轮。

进一步的，所述的位移传感器I、位移传感器II为光纤传感器。

进一步的，所述的推进模块通过推进连杆与试样装载盒横向连接，在推进模块上安装有力传感器I。

进一步的，所述上部装载盒和下部装载盒组装在一起后为外方内圆结构，其内部圆形直径可根据试样大小的不同进行更换调节。

进一步的，所述参数采集控制模块通过USB传输方式与所述推进模块，地应力加载模块，浆脉-岩土体试样装载模块相连接。