1.加卸载条件下隧洞围岩裂隙预制模拟系统,包括框架(1)、两组竖架板(6)、两组横架板(7)、若干铆钉(17)、底板(18)、若干螺钉螺栓组件(19)、类岩石材料(22)、试件预制模具、加卸载系统和注浆试验系统,其特征在于:所述底板(18)安装在框架(1)的底板,两组所述横架板(7)相对间隔水平固定在框架(1)的两侧中部纵柱上,两组所述横架板(7)的上表面中部均固定有竖架板(6);
所述试件预制模具包括左侧加载板(8)、右侧加载板(9)、上侧加载板(10)、前挡板(20)、后挡板(21)及拱形韧性PVC胶膜(11),所述左侧加载板(8)、右侧加载板(9)、上侧加载板(10)、前挡板(20)和后挡板(21)通过铆钉(17)组合拼接成密闭结构,所述左侧加载板(8)和右侧加载板(9)通过螺钉螺栓组件(19)分别竖直安装在左右两侧所述横架板(7)上表面,所述拱形韧性PVC胶膜(11)贴合在密封结构内侧且与两组所述横架板(7)的间隔上表面之间固定,所述拱形韧性PVC胶膜(11)、密封结构和横架板(7)组成的空腔内浇筑有类岩石材料(22);
所述加卸载系统包括上侧千斤顶A组(2)、左侧千斤顶B组(3)、右侧千斤顶C组(4)、底侧千斤顶D组(5)、左半弧柱体加载块(15)及右半弧柱体加载块(16),所述上侧千斤顶A组(2)通过横梁固定安装在框架(1)的顶部中央且正对上侧加载板(10),所述左侧千斤顶B组(3)和右侧千斤顶C组(4)通过横梁分别水平固定在框架(1)的两侧纵柱上且贯穿于竖架板(6)中部,所述底侧千斤顶D组(5)通过垫块安装在底板(18)上表面中部,所述上侧千斤顶A组(2)、左侧千斤顶B组(3)、右侧千斤顶C组(4)和底侧千斤顶D组(5)采用偶数个且均分成两排,所述底侧千斤顶D组(5)的左右两排千斤顶上分别安装有左半弧柱体加载块(15)和右半弧柱体加载块(16),所述左半弧柱体加载块(15)和右半弧柱体加载块(16)间隙分布;
所述注浆试验系统包括韧性PVC注浆胶管(12)、预留PVC管孔(13)和注浆孔(14),所述注浆孔(14)位于拱形韧性PVC胶膜(11)下底部,所述韧性PVC注浆胶管(12)粘合于拱形韧性PVC胶膜(11)上部且两者融合为一个整体,所述韧性PVC注浆胶管(12)下部延伸的注浆孔(14)贯穿延伸到拱形韧性PVC胶膜(11)的另一侧,所述韧性PVC注浆胶管(12)上部分布有若干预留PVC管孔(13);
该模拟系统的试验方法包括如下步骤:
S1:左侧加载板(8)及右侧加载板(9)由螺钉螺栓组件(19)固定在横架板(7)上;拼接前挡板(20)、后挡板(21)并用铆钉(17)固定形成槽状结构;调整底侧千斤顶D组(5),使得左半弧柱体加载块(15)、右半弧柱体加载块(16)上移,顶起拱形韧性PVC胶膜(11),形成弧形底部;
S2:封闭注浆孔(14),用可溶纸暂时性封闭预留PVC管孔(13),在所形成的封闭槽内壁上涂上润滑剂,有助于后期脱模;
S3:依据隧道围岩条件预制类岩石材料(22),浇筑入槽型模具内,待凝固及养护完全;
S4:拆卸下螺钉螺栓组件(19),使得左侧加载板(8)、右侧加载板(9)可自由活动,卸除前挡板(20)和后挡板(21),安置上侧加载板(10);
S5:调节上侧千斤顶A组(2)、左侧千斤顶B组(3)、右侧千斤顶C组(4)、底侧千斤顶D组(5)的左右两排千斤顶实现对预制试样的加卸载作用,模拟出围岩隧道开采后的受力情况,还原隧道围岩运行期间的加卸载破坏作用,产生裂隙,完成隧道围岩裂隙的预制;
S6:重新用螺钉螺栓组件(19)锚固左侧加载板(8)、右侧加载板(9),安置前挡板(20)、后挡板(21)、上侧加载板(10)并用铆钉(17)固定形成封闭空间;调整底侧千斤顶D组(5)的左右两排千斤顶,使得左半弧柱体加载块(15)、右半弧柱体加载块(16)上移,支撑住拱形韧性PVC胶膜(11);
S7:打开底部注浆孔(14),通上韧性PVC注浆胶管(12),向拱形韧性PVC胶膜(11)内注浆,浆液融化可溶纸进入含裂隙试样内部,注浆完成后拆除注浆设备,待浆液凝固后重复步骤S4;
S8:调节上侧千斤顶A组(2)、左侧千斤顶B组(3)、右侧千斤顶C组(4)、底侧千斤顶D组(5)实现对注浆试样的加卸载作用,模拟出围岩隧道开采后的受力情况,还原隧道围岩运行期间的加卸载破坏作用,进行所需的试验操作。
2.根据权利要求1所述的加卸载条件下隧洞围岩裂隙预制模拟系统,其特征在于:所述左侧加载板(8)、右侧加载板(9)和上侧加载板(10)均采用钢制板。
3.根据权利要求1所述的加卸载条件下隧洞围岩裂隙预制模拟系统,其特征在于:所述预留PVC管孔(13)采用孔径较小的安装孔。
4.根据权利要求1所述的加卸载条件下隧洞围岩裂隙预制模拟系统,其特征在于:所述的注浆孔(14)外端内壁设有螺纹。
5.根据权利要求1所述的加卸载条件下隧洞围岩裂隙预制模拟系统,其特征在于:所述注浆孔(14)位于拱形韧性PVC胶膜(11)中部,所述注浆孔(14)的直径小于左半弧柱体加载块(15)与右半弧柱体加载块(16)之间的孔隙。