[发明专利]一种含真实裂纹岩石试件注浆性能试验方法与装置

说明书

本发明公开了一种含真实裂纹岩石试件注浆性能试验方法与装置，具体来说是提供一种针对φ50mm×100mm的标准岩石试件进行单轴或三轴物理力学性能测试获得原始岩石试件力学性能和真实破坏裂纹，然后对含有真实裂纹的岩石试件进行注浆加固，待浆液完全固化稳定后对其进行力学能测试的试验方法，并公开了相应试验测试装置，涉及到矿产能源及岩石力学工程试验测试技术领域。该发明产品主要涉及对含有真实裂纹岩石试件准备、注浆加固并开展其力学性能试验测试等方法和可用于该方法的主要测试装置。

技术领域

本发明涉及矿产能源及岩石力学工程试验测试技术领域，更具体的说是涉及一种含真实裂纹岩石试件注浆性能试验方法与装置。

背景技术

岩体工程实践中普遍存在较多的破碎岩体承载状态，特别是深部矿井开采过程中遇见的破碎软岩巷道、硐室或工作面围岩，通常不能满足工程实际需要。注浆加固法是破碎岩体强度加固和工程围岩控制的重要手段之一。不同的注浆参数和工艺过程均将极大地改变注浆加固体的界面特征与力学性能，进而影响注浆破碎岩体的综合力学性能和工程岩体稳定性。因此，设计并研发符合真实工程破碎岩体条件的注浆加固试验装置，用以研究不同注浆参数对注浆体试件的力学特性与失稳模式，对于优化注浆材料参数和工艺流程，探索破碎岩体注浆体加固机理，进而推动破碎注浆岩体工程应用具有重要意义。

破碎软岩注浆加固是一个涉及材料科学、应用地质、岩石力学、工程活动等诸多因素的复杂非线性难题。目前，很多专家学者都从理论分析、室内试验测试、数值模拟等方面开展大量研究工作，结果表明试验测试是研究破碎岩体注浆加固主要影响因素，揭示加固机理的最有效的技术手段。然而，试验研究过程中对于注浆加固试件的处理上存在明显不足之处：其一，采用通用的建筑用碎石、石子等材料通过各种浆液进行人工预制试件进行测试分析，该类方法只能模拟含随机多裂纹体的类岩石材料试件的性能测试(CN201110401994.4)，不能准确描述工程岩体自身存在的节理裂隙等不足，存在测试对象与实际工程破碎岩体不符等问题；其二，研究裂隙、孔洞等弱面对注浆加固效果的影响过程中，采用钻孔、线切割或其他人为预制裂缝的方式(CN201710116338.7和CN201710116338.7)进行，无法反映岩石试件本身的强度薄弱位置，致使注浆加固试验不能准确地模拟岩石受力破碎造成的真实节理弱面特征的影响对注浆加固效果的影响。

因此，研发一种符合工程破碎岩体真实裂纹条件的注浆加固试验方法和相应装置，用以研究不同注浆参数对注浆体试件的力学特性与破坏模式，评价分析注浆加固效果，揭示破碎岩体注浆加固机理，进而优化注浆材料参数和工艺流程，对推动破碎注浆岩体工程应用具有重要理论意义和工程应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含真实裂纹岩石试件注浆性能试验方法与装置，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含真实裂纹岩石试件注浆性能试验方法，包括以下步骤：

S1、制作标准尺寸的岩石试件，利用刚性岩石力学试验机对所述岩石试件进行单轴或三轴力学性能测试；

S2、对S1测试后所述岩石试件的破坏形态进行描述分析和测试结果的计算处理；

S3、基于S2中的含真实裂纹的所述岩石试件，进行注浆加固处理；

S4、针对S3获得的注浆加固试件，再次重复S1的操作程序；

S5、针对S4测试后的所述注浆加固试件，再次重复S2的操作程序；

S6、对比分析S2和S5中的力学性能及破坏裂纹特征，获得注浆加固性能，进而分析浆液特性、裂纹分布情况及裂纹表面特征对所述岩石试件注浆加固性能的影响，进而揭示破碎岩石试件注浆加固机理。