1.一种矿山软岩注浆试件室内模拟制作方法,其特征在于,
第一步,加工试件制作装置
该装置由试件加载系统、浆液搅拌系统、注浆系统和监测系统组成;
所述的试件加载系统包括一个底座和四个立柱焊接组成的试验框架,试验框架上设有竖向的用于安放软岩试件的加载油缸,试验框架的底座上设有液压千斤顶,加载油缸与液压千斤顶在同一轴线上;加载油缸中的下部设有刚性实体托盘,刚性实体托盘的底面与液压千斤顶接触;加载油缸的上部设有液压加载控制装置,液压加载控制装置和加载油缸用高强度螺栓连接;
所述的浆液搅拌系统是在搅拌桶内设有搅拌叶轮,搅拌叶轮通过手动摇杆实现搅拌功能;搅拌桶上方设置有物料入口,物料入口上方设有物料盖,两者通过螺纹连接;
所述注浆系统包括高压注浆泵,高压注浆泵的进口与搅拌桶连通,高压注浆泵的出口连接耐高压管路,耐高压管路伸入液压加载控制装置并与注浆管连接,耐高压管路与液压加载控制装置连接的外缘采用法兰密闭;高压管路上设有压力表、溢流阀和高压阀门;
所述监测系统包括压力传感器、渗透水管路和渗透水接收计量装置,压力传感器通过数据线与外部的压力信号接收装置相连,渗透水管路穿过加载油缸外壁与加载油缸的活塞接触,使渗透水通过渗透水管路流入到渗透水接收计量装置中;
第二步,制作软岩试件
将准备试验的软岩按标准尺寸制作软岩试件,在软岩试件上钻上注浆孔,注浆孔中插入注浆管,将压力传感器粘贴于软岩试件之上,并连接上数据线;
第三步,将软岩试件固定在加载油缸上
打开液压加载控制装置和加载油缸之间的连接,将软岩试件放入加载油缸中并精确置于加载油缸的刚性渗透性活塞之上,在软岩试件上面安装刚性垫圈,将耐高压管路穿过法兰及液压加载控制装置,并与注浆管连接牢固;
第四步,将压力传感器的数据线沿着注浆系统的高压管路从液压加载控制装置中导出并连接好法兰,然后将加载油缸和液压加载控制装置用高强度螺栓连接牢固;
第五步,接通压力传感器和压力信号接收装置;
第六步,对压力表进行调零;
第七步,打开物料盖,将注浆物料及水倒入浆液搅拌桶,转动手动摇杆,使浆液搅拌均匀,搅拌过程中可关闭物料盖;
第八步,打开加载油缸,使油均匀填满软岩试件与油缸之间的缝隙,驱动液压加载控制装置与液压千斤顶为软岩试件加载,模拟现场的围压和轴压,当压力接收装置的压力值达到需要模拟地压的试验值时,停止操作液压加载控制装置和液压千斤顶,使得软岩试件的围压和轴压保持不变,模拟出现场注浆环境;
第九步,根据现场经验设定一系列对应的注浆压力试验值和注浆时间;
第十步:选择一组对应的注浆压力试验值和注浆时间作为设定测试值,然后关闭高压阀门,打开注浆泵,待注浆压力表的压力达到设定测试值时,打开高压阀门,使高压浆液注入软岩试件中,当达到浆时间设定测试值时,停止注浆,待初凝后取出软岩注浆试件,进行养护;在注浆过程中渗透水接收装置定量接收注浆过程中所产生的渗透水,即自由水;在该过程中,须一直摇动手动摇杆,以保证进入高压注浆泵的浆液配比均匀;
第十一步:按照第十步方法,制作出多组不同注浆压力试验值和注浆时间下的软岩注浆试件,并进行养护;
第十二步:将所有组养护好的软岩注浆试件分别进行力学实验,根据渗透水量、浆液水灰比及软岩注浆试件含水率分析得出注浆过程中水分转化规律;最后对实验结果进行分析优选出适合现场施工注浆的注浆参数,包括浆液类型与被注介质的匹配关系、注浆压力和注浆时间。
2.一种实施权利要求1所述方法的矿山软岩注浆试件室内模拟制作装置,其特征在于,该装置由试件加载系统、浆液搅拌系统、注浆系统和监测系统组成;
所述的试件加载系统包括一个底座和四个立柱焊接组成的试验框架,试验框架上设有竖向的用于安放软岩试件的加载油缸,试验框架的底座上设有液压千斤顶,加载油缸与液压千斤顶在同一轴线上;加载油缸中的下部设有刚性实体托盘,刚性实体托盘的底面与液压千斤顶接触;加载油缸的上部设有液压加载控制装置,液压加载控制装置和加载油缸用高强度螺栓连接;
所述的浆液搅拌系统是在搅拌桶内设有搅拌叶轮,搅拌叶轮通过手动摇杆实现搅拌功能;搅拌桶上方设置有物料入口,物料入口上方设有物料盖,两者通过螺纹连接;
所述注浆系统包括高压注浆泵,高压注浆泵的进口与搅拌桶连通,高压注浆泵的出口连接耐高压管路,耐高压管路伸入液压加载控制装置并与注浆管连接,耐高压管路与液压加载控制装置连接的外缘采用法兰密闭;高压管路上设有压力表、溢流阀和高压阀门;
所述监测系统包括压力传感器、渗透水管路和渗透水接收计量装置,压力传感器通过数据线与外部的压力信号接收装置相连,渗透水管路穿过加载油缸外壁与加载油缸的活塞接触,使渗透水通过渗透水管路流入到渗透水接收计量装置中。