·1270· 工程科学学报，第39卷，第8期 表1部分注浆设备性能参数 Table 1 Performance of grouting equipment parts 设备类别 组成装备 性能特征 动力设备 ZBSS0.1/10手动双液注浆泵 每行程输浆量0.1L:最大注浆压力10MPa 高压注浆管 内径12.5mm:最大耐受压力20MPa 输送设备 双液混合器 静态螺旋混合器：螺旋段长20cm 端头注浆、锚杆注浆以及诱导注浆等多种注浆试验工 于试验仓内部的活塞主要有两方面作用：(1)承载被 况的模拟. 注岩土体介质，并将传递至试验仓底部的注浆压力继 1.2.3辅助设备 续向下传递：(2)当供水装置提供富水环境时，该活塞 包括储浆桶、搅拌机、泄压阀和进浆阀，保障了高 可起到滤水、排水作用. 压注浆过程中试验系统的安全性 传力轴下部连接拉压传感器和液压千斤顶.试验 1.3装载装置 前可通过调整液压千斤顶的高度预设试验仓内被注岩 装载装置为整套加固试验系统的核心部分，是填 土体介质的填料体积，从而通过控制被注介质的质量 充岩土体介质、模拟注浆加固及实现系统密封稳定的 即可实现不同初始密实度的介质填充：试验后利用千 主要结构单元，分为岩土体试验仓和承压传力装置，结 斤顶顶出完整的注浆加固体，实现了注浆加固体的快 构示意图如图2所示 速脱模及便捷取样.此外，试验过程中保持千斤顶高 度恒定可为装置提供反力支撑，拉压传感器可监测采 一顶板接头 集注浆加固过程中浆液对被注岩土体施加的垂向 一封闭顶盖 荷载. 封闭底板 各组成部分通过承压底板并利用高强螺杆连接紧 高强螺杆 固，实现了试验系统在高压注浆加固条件下的稳定性. 1.3.3主体结构受力验算 利用ABAQUS软件对装置主体结构开展受力数 承载渗水活塞 值模拟，验算其结构稳定性.装置整体材料为强度较 传力轴 高的20 CrMnMo,其抗拉强度为1180MPa,屈服强度为 拉压传感器 885MPa.注浆压力计算值取10MPa.模拟结果如图3 液压千斤顶 所示，最大变形发生在顶板中央附近，大小为0.14 承压底板~ mm,方向竖直向上：最大应力为拉应力，发生在活塞和 主腔体接触边缘，大小为204.31MPa,方向沿水平面倾 图2装载装置结构示意图 斜30°.受力验算结果表明该装置满足结构受力和变 Fig.2 Structure of medium container device 形要求 1.3.1岩土体试验仓 1.4信息监测采集装置 岩土体试验仓由封闭顶板、主腔体、封闭底板及高 注浆管路上设置的耐震压力表可监测试验过程中 强螺杆构成，整体为圆筒状.根据岩土体单轴抗压强 注浆压力变化.为减少传感器对浆液扩散及注浆压力 传递的影响，在距腔体顶端50mm处通过外部固定螺 度对试件尺寸要求设计主腔体高度400mm、壁厚25 mm、内径184mm、有效填充高度380mm.岩土体试验 栓对称、竖向布设4个CLY-350微型传感器，分别 为：2个渗透压力传感器(30mm×15mm)和2个土压 仓内充填断层破碎带岩土体模拟材料，是实现介质装 力传感器（中28mm×9mm),传感器采用全桥连接方式 载及注浆加固的部位.封闭顶板中心钻设中20mm注 接入XL2101G静态应变仪.腔壁预留引线孔，利用密 浆孔连接顶板接头，顶板接头用以连接内、外注浆管： 封接头保证试验仓内的密封效果. 封闭底板中心钻设50mm传力孔用以连接传力轴. 1.5供水装置 封闭顶板和底板利用高强拉杆连接压实，从而保证了 供水装置由空压机、稳压储水罐、压力输气管及调 试验仓的整体密封效果. 压阀等组成.装置具有持续供水、压力稳定及承压水 1.3.2承压传力装置 压力无级调节的优点 承压传力单元主要由承载/渗水活塞、传力轴、液 2断层角砾介质注浆加固试验 压千斤顶、承压底板及高强螺杆组成. 传力轴上部穿过承压底板连接承载/渗水活塞，置 断层破碎带内存在大量破裂面，破裂面间分布有工程科学学报,第 39 卷,第 8 期 表 1 部分注浆设备性能参数 Table 1 Performance of grouting equipment parts 设备类别 组成装备 性能特征 动力设备 ZBSS0郾 1 / 10 手动双液注浆泵 每行程输浆量 0郾 1 L;最大注浆压力 10 MPa 输送设备 高压注浆管 内径 12郾 5 mm;最大耐受压力 20 MPa 双液混合器 静态螺旋混合器;螺旋段长 20 cm 端头注浆、锚杆注浆以及诱导注浆等多种注浆试验工 况的模拟. 1郾 2郾 3 辅助设备 包括储浆桶、搅拌机、泄压阀和进浆阀,保障了高 压注浆过程中试验系统的安全性. 1郾 3 装载装置 装载装置为整套加固试验系统的核心部分,是填 充岩土体介质、模拟注浆加固及实现系统密封稳定的 主要结构单元,分为岩土体试验仓和承压传力装置,结 构示意图如图 2 所示. 图 2 装载装置结构示意图 Fig. 2 Structure of medium container device 1郾 3郾 1 岩土体试验仓 岩土体试验仓由封闭顶板、主腔体、封闭底板及高 强螺杆构成,整体为圆筒状. 根据岩土体单轴抗压强 度对试件尺寸要求设计主腔体高度 400 mm、壁厚 25 mm、内径 184 mm、有效填充高度 380 mm. 岩土体试验 仓内充填断层破碎带岩土体模拟材料,是实现介质装 载及注浆加固的部位. 封闭顶板中心钻设 准20 mm 注 浆孔连接顶板接头,顶板接头用以连接内、外注浆管; 封闭底板中心钻设 准50 mm 传力孔用以连接传力轴. 封闭顶板和底板利用高强拉杆连接压实,从而保证了 试验仓的整体密封效果. 1郾 3郾 2 承压传力装置 承压传力单元主要由承载/ 渗水活塞、传力轴、液 压千斤顶、承压底板及高强螺杆组成. 传力轴上部穿过承压底板连接承载/ 渗水活塞,置 于试验仓内部的活塞主要有两方面作用:(1) 承载被 注岩土体介质,并将传递至试验仓底部的注浆压力继 续向下传递;(2)当供水装置提供富水环境时,该活塞 可起到滤水、排水作用. 传力轴下部连接拉压传感器和液压千斤顶. 试验 前可通过调整液压千斤顶的高度预设试验仓内被注岩 土体介质的填料体积,从而通过控制被注介质的质量 即可实现不同初始密实度的介质填充;试验后利用千 斤顶顶出完整的注浆加固体,实现了注浆加固体的快 速脱模及便捷取样. 此外,试验过程中保持千斤顶高 度恒定可为装置提供反力支撑,拉压传感器可监测采 集注浆加固过程中浆液对被注岩土体施加的垂向 荷载. 各组成部分通过承压底板并利用高强螺杆连接紧 固,实现了试验系统在高压注浆加固条件下的稳定性. 1郾 3郾 3 主体结构受力验算 利用 ABAQUS 软件对装置主体结构开展受力数 值模拟,验算其结构稳定性. 装置整体材料为强度较 高的 20CrMnMo,其抗拉强度为 1180 MPa,屈服强度为 885 MPa. 注浆压力计算值取 10 MPa. 模拟结果如图 3 所示,最大变形发生在顶板中央附近,大小为 0郾 14 mm,方向竖直向上;最大应力为拉应力,发生在活塞和 主腔体接触边缘,大小为 204郾 31 MPa,方向沿水平面倾 斜 30毅. 受力验算结果表明该装置满足结构受力和变 形要求. 1郾 4 信息监测采集装置 注浆管路上设置的耐震压力表可监测试验过程中 注浆压力变化. 为减少传感器对浆液扩散及注浆压力 传递的影响,在距腔体顶端 50 mm 处通过外部固定螺 栓对称、竖向布设 4 个 CJLY鄄鄄 350 微型传感器,分别 为:2 个渗透压力传感器(准30 mm 伊 15 mm)和 2 个土压 力传感器(准28 mm 伊 9 mm),传感器采用全桥连接方式 接入 XL2101G 静态应变仪. 腔壁预留引线孔,利用密 封接头保证试验仓内的密封效果. 1郾 5 供水装置 供水装置由空压机、稳压储水罐、压力输气管及调 压阀等组成. 装置具有持续供水、压力稳定及承压水 压力无级调节的优点. 2 断层角砾介质注浆加固试验 断层破碎带内存在大量破裂面,破裂面间分布有 ·1270·