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专利号: 2021116561646
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于,依次包括以下步骤:a、安装所需试验系统

所述的试验系统包括试验台、注浆装置、承压水仓装置及数据监测装置,所述的试验台包括试验台主体,所述的试验台主体是由底板、前、后、左、右侧板及顶板所组成的一长方体结构,在前、后、左、右侧板上均布置有若干个开孔,在每个开孔上安装对应的接口转接器,在不同的开孔上通过其对应的接口转接器来分别连接注浆装置、承压水仓装置及数据监测装置;

b、制备灰岩相似材料或3D打印的裂隙岩体模拟材料作为试验所需的试样;

c、铺设

对灰岩相似材料的铺设包括以下子步骤:

c11、对步骤b制作得到的灰岩相似材料进行分层铺设,首先将第一层灰岩相似材料铺设在试验台主体内;

c12、在第二层灰岩相似材料中埋设若干根一定长度的注浆支管,若干根注浆支管铺设后,所有注浆口位置形成的整体形状为羽状或扇形状;

c13、将第三层灰岩相似材料铺设在第二层灰岩相似材料之上;

对3D打印的裂隙岩体模拟材料进行铺设,包括以下子步骤:

c21、对步骤b制作得到的3D打印的裂隙岩体模拟材料进行分层铺设,首先将第一层裂隙岩体模拟材料铺设在试验台主体内;

c22、在第二层裂隙岩体模拟材料铺设时,先使用钻孔设备在第二层裂隙岩体模拟材料内部进行钻孔,钻孔位置与试验台主体上用于与注浆装置连接的开孔的高度齐平,在第二层裂隙岩体模拟材料内部经过钻孔形成的所有注浆口位置,形成的整体形状为羽状或扇形状;

c23、将第三层裂隙岩体模拟材料铺设在第二层裂隙岩体模拟材料之上;

d、铺设完成后,在试验台主体的顶部盖上顶板;

e、开启承压水仓装置,向试验台主体内注入水,并通过调节流速和水压,达到试验所需动流条件;

f、在步骤e中动流条件设定好后,开启注浆装置,向试验台主体提供试验所需的注浆条件;

g、通过数据监测装置进行监测并记录注浆压力表和流量表数值,并根据所获得的试验数据结合理论知识,展开分析浆液在试样孔隙中的扩散特点。

2.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:所述的试验台还包括试验台底座和位于所述试验台底座上的水槽,所述的试验台主体位于所述的水槽内,所述的水槽的底面面积大于所述的试验台主体的底面面积,在所述的水槽的侧部设置有滤渣口和排水口。

3.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:在所述的前、后、左、右侧板上相邻的开孔之间设置有竖向的固定夹板,每个开孔的大小及形状均相同,通过安装在每个开孔上的接口转接器来实现对应开孔处的注浆/注水功能。

4.根据权利要求3所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:每个开孔与其连接的接口转接器处通过设置密封胶条来进一步密封。

5.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:所述的注浆装置包括浆液储存罐、注浆机、胶管及注浆管,所述的胶管连接在浆液储存罐和注浆机之间,所述的注浆机通过注浆管连接在试验台主体的开孔连接的接口转接器上。

6.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:所述的承压水仓装置包括水仓、进水管和出水管,进水管一端和出水管的一端分别与水仓连接,进水管的另一端连接在试验台主体的前侧板上,所述的出水管的另一端连接在所述的试验台主体的后侧板上。

7.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:所述的数据监测装置包括高清相机、压力传感器和计算机,所述的压力传感器埋设在灰岩相似材料或3D打印的裂隙岩体模拟材料中。

8.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于,所述的

3D打印的裂隙岩体模拟材料的制作步骤为:以粉末性石膏和PLA材料为打印材料,分别利用石膏粉末层喷头型打印技术和熔融沉积打印技术,打印和制作含不同裂隙程度特征的岩体模拟材料。

9.根据权利要求1所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法,其特征在于:所述的前、后、左、右侧板通过固定夹板固定在底板上;所述的底板固定在试验台底座上,所述的前、后、左、右侧板、底板均采用钢板制成,所述的顶板采用透明亚克力板材制成。

10.根据权利要求1~9任一项所述的一种定向钻孔注浆的三维模拟试验方法在定向钻孔注浆的三维模拟试验中的应用。