室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，包括三維注漿模型試驗裝置及恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置兩部分；三維注漿模型試驗裝置，包括三個反力板，第一反力板和第二反力板之間安放圍壓反力腔，在第二反力板和第三反力板間安放對圍壓反力腔實施軸向加載力的軸壓伺服加載模塊；圍壓反力腔的底部設(shè)有孔隙水壓力加載模塊，在圍壓反力腔的內(nèi)設(shè)有被注巖體裝載模塊和對圍壓反力腔實施圍壓的圍壓伺服加載模塊；恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置包括恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊、恒壓供水氣動伺服控制模塊；所述的恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊與圍壓反力腔內(nèi)部連通；恒壓供水氣動伺服控制模塊與孔隙水壓力加載模塊相連。
【專利說明】室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型公開了一種室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]礦山、隧道等地下工程建設(shè)中，經(jīng)常發(fā)生圍巖變形大、涌水量大等問題，甚至?xí)l(fā)生突水突泥災(zāi)害，造成巨大的人員財產(chǎn)損失。注漿作為一種加固軟弱圍巖、治理水害的一種有效手段在地下工程災(zāi)害治理中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。模型試驗是研宄注漿治理過程中漿液擴散規(guī)律及加固機理的重要手段。但是目前針對隧道開挖及注漿的模型試驗臺架較少，嚴(yán)重影響相關(guān)研宄的進展。
[0003]注漿模型試驗方面，多針對特定地層(如單裂隙、簡單多孔介質(zhì))開展研宄，在試驗中考慮到了垂向地應(yīng)力及地下水流場對漿液擴散的影響，但均沒有考慮到被注巖體所處的三維地應(yīng)力場與復(fù)雜的水文地質(zhì)條件；尤其是破碎巖體，模型試驗中常利用類似巖體的簡單填筑代替被注巖體，忽略了應(yīng)力場和滲流場對注漿過程的影響。類似情況的簡化嚴(yán)重偏離了被注巖體狀態(tài)，難以對注漿過程獲得科學(xué)認(rèn)識，也不能較好地指導(dǎo)注漿工程的合理設(shè)計。
[0004]注漿裝置在模型試驗中負(fù)責(zé)輸送漿液及漿液的受壓注入，是注漿模型試驗的重要組成部分。模型試驗由于模型架尺寸較小、注漿工藝和注漿參數(shù)變化繁復(fù)，對注漿裝置提出了單、雙液注漿可轉(zhuǎn)變、漿液配比靈活調(diào)整、注漿壓力高且穩(wěn)定、注漿速率小的要求。目前國內(nèi)沒有專門用于室內(nèi)注漿模擬試驗的注漿裝置，注漿模型試驗多采用工程用注漿泵，大流量、高壓力、無法實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)注漿參數(shù)，與模型試驗需要的注漿系統(tǒng)不匹配，嚴(yán)重限制注漿模型試驗的開展，進而影響了注漿理論的研宄。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)、試驗方法，實現(xiàn)了室內(nèi)注漿試驗三維地應(yīng)力條件和地下水環(huán)境的穩(wěn)定加載，有效保證了試驗條件與被注巖體原始條件的一致性。同時該試驗系統(tǒng)實現(xiàn)了室內(nèi)注漿試驗中小流量、穩(wěn)定壓力注漿過程的控制有效保障了室內(nèi)注漿試驗的科學(xué)性，為注漿理論研宄提供了強有力支撐。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，包括三維注漿模型試驗裝置及恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置兩部分；
[0008]所述的三維注漿模型試驗裝置，包括三個在豎直方向上依次連接的第一反力板、第二反力板和第三反力板，第一反力板和第二反力板之間安放圍壓反力腔，在第二反力板和第三反力板間安放對圍壓反力腔實施軸向加載力的軸壓伺服加載模塊；圍壓反力腔的底部設(shè)有一個對圍壓反力腔內(nèi)部進行注水的孔隙水壓力加載模塊，在圍壓反力腔的內(nèi)設(shè)有被注巖體裝載模塊和對圍壓反力腔實施圍壓的圍壓伺服加載模塊；
[0009]所述的恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置包括恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊、恒壓供水氣動伺服控制模塊；所述的恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊與圍壓反力腔內(nèi)部連通；所述的恒壓供水氣動伺服控制模塊與孔隙水壓力加載模塊相連。
[0010]在所述的圍壓反力腔內(nèi)還設(shè)有用于采集注漿過程中巖土體內(nèi)部物理場的變化規(guī)律的傳感器，所述的傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊相連；
[0011]所述的恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊包括儲漿腔、備漿腔及氣動伺服控制單元，所述的儲漿腔的底部與圍壓反力腔頂部連通；所述的儲漿腔的頂部與備漿腔頂部連通；所述的備漿腔的底部與氣動伺服控制單元連接。
[0012]所述的恒壓供水氣動伺服控制模塊包括儲水腔、備水腔及氣動伺服控制單元，儲水腔的底部與孔隙水壓力加載模塊相連，儲水腔的頂部與備水腔的頂部連通，備水腔的底部與氣動伺服控制單元相連；且儲漿腔、備漿腔及儲水腔、備水腔布置在方形結(jié)構(gòu)內(nèi)，方形結(jié)構(gòu)安放在支架上。
[0013]所述的第一反力板由高強度合金鋼材料加工成Φ660*25ι?πι即直徑660mm，高25mm圓盤。所述的第一反力板圓心處鉆設(shè)Φ20mm注漿孔，固定礦用快速接頭I，連接注漿設(shè)備；反力板i>590mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的i>20mm固定孔I，使緊固螺桿I穿過；下表面加工0 500*470*5mm的環(huán)形槽I，內(nèi)置橡膠密封墊I。
[0014]所述的第二反力板由高強度合金鋼材料加工成?780*25mm圓盤，下表面焊接Φ90*30ι?πι圓柱形墊塊。第二反力板及墊塊鉆設(shè)Φ 50mm中心孔，孔壁加工5個Φ60*50*5ι?πι的密封槽I，內(nèi)置橡膠密封圈I。所述的第二反力板Φ590πιπι圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的i>20mm固定孔II，使緊固螺桿I穿過。所述的第二反力板Φ700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20mm固定孔I II，使緊固螺桿II穿過。所述的第二反力板上表面加工0 500*440*5mm的環(huán)形槽II，內(nèi)置橡膠密封墊II。
[0015]所述的第三反力板由高強度合金鋼材料加工成?780*25mm圓盤。第三反力板Φ 700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔IV，使緊固螺桿II穿過。所述的第三反力板Φ 200mm圓周上均布4個Φ 4mm鉆孔，固定液壓千斤頂。
[0016]所述的緊固螺桿為Φ 16mm高強螺桿，包括兩組，每組4根，第一組緊固螺桿I連接第一、第二反力板，第二組緊固螺桿II連接第二、第三反力板。
[0017]所述的圍壓反力腔由高強度合金鋼材料加工成?500*440*600mm的圓筒。圍壓反力腔頂部加工成臺階狀，下臺階為Φ470*440ι?πι的圓環(huán)形平臺，并于i>455mm的圓周上均勾鉆設(shè)Φ4πιπι固定孔18個。所述的圍壓反力腔側(cè)壁徑向鉆設(shè)8個Φ4πιπι引線孔，使傳感器引線穿過。所述的圍壓反力腔頂、底部分別安置在第一、第二反力板環(huán)形槽中，通過緊固螺桿和橡膠密封墊保證密封性。
[0018]所述的圍壓伺服加載模塊包括油囊、液壓控制臺1、液壓油缸I。所述油囊為中空、封閉的圓環(huán)狀，由橡膠依據(jù)圍壓反力腔尺寸加工而成；油囊側(cè)壁上在相應(yīng)位置預(yù)留傳感器引線孔。所述液壓油缸I與油囊通過高壓管I和分油器連接。所述液壓控制臺I與液壓控制臺I之間通過高壓管I連接，并實時控制壓力。
[0019]所述的油囊與圍壓反力腔之間夾有聚四氟乙烯薄膜I，以減小兩者之間的摩擦，防止油囊損壞。
[0020]所述的軸壓伺服加載模塊包括液壓控制臺I1、液壓油缸I1、液壓千斤頂、傳力軸、傳力墊塊、承載-滲水活塞。所述的液壓千斤頂?shù)撞吭讦?700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔V，通過固定螺栓I與第三反力板連接。所述液壓油缸II與液壓千斤頂通過高壓管II連接。所述液壓控制臺II與液壓油缸II通過高壓管II連接，并實時控制壓力。所述傳力軸由高強度合金鋼材料加工成，底部通過傳力墊塊與液壓千斤頂接觸；傳力軸穿過第二反力板中心孔進入到圍壓反力腔內(nèi)，通過絲扣與承載-滲水活塞連接；傳力軸頂部以下10mm處有凸臺，保證圍壓反力腔內(nèi)預(yù)留儲水倉。
[0021]所述承載-滲水活塞由高強度合金鋼材料加工成?440*25mm圓盤狀，側(cè)壁中加工2個Φ60*50*5πιπι的密封槽I I，內(nèi)置橡膠密封圈II，保證活塞與反力腔之間的密封性；承載-滲水活塞在Φ405mm的圓周上均勻鉆設(shè)18個Φ4mm固定孔VI，利用固定螺栓II連接被注巖體承載模塊。所述的承載-滲水活塞中放射狀布置235個Φ2.5mm滲水孔。
[0022]所述的被注巖體承載模塊由承載橡膠囊及固定鋼環(huán)構(gòu)成。承載橡膠囊加工成圓筒狀，上、下周緣均與固定鋼環(huán)連接，上周緣鋼環(huán)在Φ455ι?πι的圓周上均勾鉆設(shè)Φ4ι?πι固定孔18個，通過螺栓固定于圍壓反力腔頂部下臺階；下周緣鋼環(huán)在C>405mm的圓周上均勾鉆設(shè)Φ4πιπι固定孔18個，通過螺栓固定于承載-滲水活塞。承載橡膠囊側(cè)壁上在相應(yīng)位置預(yù)留傳感器引線孔。
[0023]所述的油囊與承載橡膠囊之間夾有聚四氟乙烯薄膜II，以減小兩者之間的摩擦。
[0024]所述的孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉、注水孔；所述的儲水倉由承載-滲水活塞、圍壓反力腔內(nèi)壁和第二反力板圍成；所述的儲水倉側(cè)壁徑向上鉆設(shè)?20mm注水孔，孔內(nèi)安置礦用快速接頭II，以外接恒壓供水裝置。
[0025]所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)采集傳感器、引線密封及固定裝置、數(shù)據(jù)解譯器以及數(shù)據(jù)分析設(shè)備。所述的數(shù)據(jù)采集傳感器包括土壓力傳感器、滲透壓力傳感器，通過引線密封及固定裝置布置在被注巖體內(nèi)部。所述的引線密封及固定裝置包括電纜密封夾緊接頭、固定空心螺桿、傳感器固定器。所述的電纜密封夾緊接頭為PG7型。所述的固定空心螺桿穿過承載橡膠囊引線孔、油囊引線孔以及圍壓反力腔引線孔，通過絲扣與傳感器固定器連接，且傳感器數(shù)據(jù)線經(jīng)內(nèi)部空心管引出。所述的傳感器固定器包括垂向固定器和徑向固定器，依據(jù)傳感器尺寸由鋼加工而成。所述的數(shù)據(jù)解譯器為XL2101G靜態(tài)應(yīng)變儀，所述的數(shù)據(jù)分析設(shè)備為筆記本電腦。
[0026]所述的方形結(jié)構(gòu)由酚醛樹脂材料制成，尺寸為910*640*550mm，內(nèi)部加工6個?200*550mm的圓柱形腔體構(gòu)造，所述的腔體構(gòu)造劃分為3組，分別為第一腔體組、第二腔體組及第三腔體組，所述的第一腔體組由水泥基材料儲漿腔和備漿腔構(gòu)成，第二腔體組由化學(xué)材料儲漿腔和備漿腔構(gòu)成，第三腔體組由儲水腔和備水腔構(gòu)成。
[0027]所述的水泥基材料儲漿腔通過絲扣與圓盤狀頂板I和底板I連接。所述的頂板I于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)Φ20.ι高壓注氣孔I，孔內(nèi)安置礦用快速接頭III。所述的頂板I下表面中心處利用高強度膠粘結(jié)固定Φ8*19*6ι?πι型密封軸承I。所述的底板I于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)階梯狀圓孔I，其中上部過濾孔I尺寸為?40*5mm，下部出漿孔I尺寸為Φ20*30πιπι。所述的出漿孔安置礦用快速接頭IV。所述的過濾孔內(nèi)安放篩網(wǎng)墊片I。所述的底板I上表面中心處利用高強度膠粘結(jié)固定?8*19*6mm型密封軸承II。所述的密封軸承I和密封軸承II之間安放攪拌器。所述的攪拌器包括攪拌軸、槳葉和葉輪。所述的攪拌軸焊接交叉分布的槳葉，上部一側(cè)加工鉤頭楔鍵。所述的葉輪通過鉤頭楔鍵固定在攪拌軸上。所述高壓注氣孔I位于葉輪側(cè)上方，高壓氣體推動葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動攪拌器工作。所述的水泥基材料儲漿腔側(cè)壁上安置機械式水位計I和精密壓力表I。
[0028]所述的水泥基材料備漿腔通過絲扣與圓盤狀頂板II和底板II連接。所述的頂板II于φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ20mm高壓注氣孔II和Φ20mm進漿孔I，孔內(nèi)分別安置礦用快速接頭V、VI。所述的水泥基材料備漿腔側(cè)壁上安置機械式水位計II。
[0029]所述的水泥基材料儲漿腔和水泥基材料備漿腔通過Φ 25mm連通孔I和連通孔11連通，孔內(nèi)分別密封固定球閥1、II。所述的球閥1、II分別通過手柄1、II控制工作狀態(tài)。
[0030]所述的化學(xué)材料儲漿腔通過絲扣與圓盤狀頂板III和底板III連接。所述的頂板III中心位置鉆設(shè)Φ20_高壓注氣孔III，安置礦用快速接頭VII。所述的底板III中心位置鉆設(shè)鉆設(shè)階梯狀圓孔II，其中上部過濾孔II尺寸為Φ40*5Π1Π1，下部出漿孔II尺寸為Φ20*30πιπι。所述的出漿孔II內(nèi)安置礦用快速接頭VIII，過濾孔II內(nèi)安放篩網(wǎng)墊片II。所述的水泥基材料儲漿腔側(cè)壁上安置機械式水位計III和精密壓力表II。
[0031]所述的化學(xué)材料備漿腔通過絲扣與圓盤狀頂板IV和底板IV連接。所述的頂板IV于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ20πιπι高壓注氣孔IV和Φ20πιπι進漿孔II，孔內(nèi)分別安置礦用快速接頭IX、X。所述的化學(xué)材料備漿腔側(cè)壁上安置機械式水位計IV。
[0032]所述的化學(xué)材料儲漿腔和化學(xué)材料備漿通過Φ25πιπι連通孔III和連通孔IV連通，孔內(nèi)密封固定球閥III和球閥IV。球所述的閥III和球閥IV通過手柄III和手柄IV控制工作狀態(tài)。
[0033]所述的儲水腔通過絲扣方式與圓盤狀頂板V和底板V連接。所述的頂板V中心位置鉆設(shè)Φ20πιπι高壓注氣孔V，安置礦用快速接頭XI。所述的底板V中心位置鉆設(shè)Φ20πιπι出水孔，安置礦用快速接頭XII。所述的儲水腔側(cè)壁上安置機械式水位計V和精密壓力表II10
[0034]所述的備水腔通過絲扣與圓盤狀頂板VI和底板VI連接。所述的頂板VI于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ 20mm高壓注氣孔VI和Φ 20mm進水孔，分別安置礦用快速接頭XII1、XIV。所述的備水腔側(cè)壁上安置機械式水位計VI。
[0035]所述的儲水腔和備水腔通過Φ25πιπι連通孔V、VI，密封固定球閥V、VI。所述的球閥V、VI分別通過手柄V、VI控制工作狀態(tài)。
[0036]所述的氣動伺服控制裝置包括高壓氮氣罐組、緩沖罐、減壓閥、高精度伺服調(diào)節(jié)閥。所述的高壓氮氣罐組由3個高壓氮氣罐并聯(lián)組成。所述的緩沖罐采用3個制式氮氣壓力容器改裝。所述的緩沖罐I和緩沖罐II并聯(lián)，通過減壓閥I與高壓氮氣罐組連通。所述的緩沖罐I經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥I與水泥基材料儲漿腔和備漿腔并聯(lián)連通。所述的緩沖罐II經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥II與化學(xué)材料儲漿腔和備漿腔并聯(lián)連通。所述的緩沖罐III通過減壓閥II與高壓氮氣罐組連通，經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥III與儲水腔和備水腔并聯(lián)連通。所述的高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥能夠保障注漿壓力和水壓力長期穩(wěn)定。
[0037]所述的支架根據(jù)整體框架尺寸，利用角鋼加工而成，兩者之間采用高強螺栓連接。
[0038]本實用新型的試驗方法如下:
[0039]根據(jù)礦山、隧道等地下工程不同水文地質(zhì)條件進行土工試驗測試被注巖體基本物理性質(zhì)；組裝模型試驗系統(tǒng)，通過緊固螺桿II使第二反力板和第三反力板組成框架，將傳力軸穿過第二反力板，并與承載-滲水活塞及傳力墊塊連接；安置圍壓反力腔與第二反力板環(huán)形槽中，在圍壓反力腔內(nèi)依次放置有聚四氟乙烯薄膜1、油囊、聚四氟乙烯薄膜I1、承載橡膠囊，確保各部分引線孔對齊，并將承載橡膠囊固定在承載-滲水活塞上；
[0040]選取巖土體材料充填入承載橡膠囊內(nèi)，填充巖土體材料過程中安放傳感器并測試；材料填充完畢后，通過緊固螺桿I將第一反力板和第二反力板固定；固定液壓千斤頂于第三傳力板并調(diào)整其高度、接觸傳力墊塊，連接液壓千斤頂、液壓油缸II及液壓控制臺II ；連接油囊、液壓控制臺I及液壓油缸I，根據(jù)試驗方案依次施加軸壓和圍壓；達(dá)到設(shè)計要求后，利用強力膠固定空心螺桿，并利用電纜密封夾緊接頭封閉傳感器數(shù)據(jù)線，連接數(shù)據(jù)解譯器以和數(shù)據(jù)分析設(shè)備；
[0041]將整體框架組裝，并將其固定在支架上；依次通過絲扣將6個腔體的頂板、底板連接在整體框架上；水泥基材料儲漿腔組裝過程中，注意攪拌軸上下兩端要插入到軸承1、II和內(nèi)，以防損毀攪拌器；通過對應(yīng)的礦用快速接頭連接管路；通過各個備用腔進漿孔以及進水孔向備漿腔以及備水腔內(nèi)注入漿液及清水，觀察水位計液面變化，以檢測是否完好；
[0042]旋轉(zhuǎn)手柄I?VI，打開球閥I?VI，使?jié){液和清水進入到儲漿腔以及儲水腔內(nèi)，觀察水位計I?III液面變化。漿液和水充滿后，關(guān)閉各個球閥；連接氣動伺服控制裝置，按照試驗設(shè)計調(diào)整高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥1、調(diào)節(jié)閥I1、調(diào)節(jié)閥II ;利用高壓管將水泥基材料儲漿腔與三維注漿試驗系統(tǒng)連接，或者將經(jīng)混合器混合的水泥基材料儲漿腔及化學(xué)材料儲漿腔漿液利用高壓管與三維注漿試驗系統(tǒng)連接；
[0043]利用高壓管將儲水腔連接在注水孔上，根據(jù)試驗方案向被注巖體內(nèi)注入地下水，直至達(dá)到設(shè)計要求；
[0044]準(zhǔn)備工作完成后，實施注漿試驗，記錄注漿過程中物理場數(shù)據(jù)，達(dá)到試驗設(shè)計要求后結(jié)束注漿，關(guān)閉試驗系統(tǒng)；
[0045]拆卸試驗裝置，取出注漿加固體放入養(yǎng)護實驗室養(yǎng)護；清洗試驗裝置其他結(jié)構(gòu)，結(jié)束試驗。
[0046]本實用新型通過液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)了三維地應(yīng)力加載的穩(wěn)定性長期性，在室內(nèi)注漿模型試驗中實現(xiàn)了三維地應(yīng)力場和滲壓場的聯(lián)合施加，保證試驗開展條件更加貼近真實工況。同時，注漿系統(tǒng)主體采用酚醛樹脂材料加工而成，可同時滿足無機材料如水泥基材料和化學(xué)材料如樹脂類材料注漿需要；可根據(jù)試驗中漿液或水的需求量通過備用腔實時對儲存腔補給，保證漿液或水的連續(xù)穩(wěn)定供給；采用緩解罐和高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥，有效保證了氣體壓力供應(yīng)的穩(wěn)定性，大大提高了注漿過程或供水過程的可控性。此外，裝置內(nèi)可用來進行均值、非均質(zhì)巖體注漿模型試驗，適應(yīng)性強，技術(shù)參數(shù)先進。
[0047]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0048]1、實現(xiàn)了室內(nèi)注漿模型試驗中三維地應(yīng)力和孔隙水壓力模擬，保證試驗開展條件更加貼近真實工況；
[0049]2、通過液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)了三維地應(yīng)力加載的穩(wěn)定性長期性；
[0050]3、三維注漿模型試驗裝置采用高強螺栓、反力板、反力腔并配合使用密封墊圈和電纜密封夾緊接頭，試驗裝置密封性好，可靠性高；
[0051]4、注漿-供水伺服控制裝置主體采用酚醛樹脂材料制成，即可以實現(xiàn)無機材料的注漿，也可以用來灌注化學(xué)材料；既可以灌注水泥漿等單液漿，也能夠注雙液漿，功能全面，適用性強。
[0052]5、注漿-供水伺服控制裝置采用儲存腔和備用腔聯(lián)合制式，能夠通過閥門調(diào)整漿液配比，實現(xiàn)小流量高壓注漿，同時也能夠適用不同的注漿總量和供水量穩(wěn)定無間斷供給。
[0053]6、注漿-供水伺服控制裝置采用緩解罐和高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥，有效保證了氣體壓力供應(yīng)的穩(wěn)定性，大大提高了注漿過程及供水過程的可控性。
[0054]7、針對顆粒狀漿液，本實用新型設(shè)置了氣動攪拌裝置，使顆粒狀漿液注漿過程中始終處于均勻狀態(tài)，避免了漿液的沉淀和管路堵塞。
[0055]8、三維注漿模型試驗裝置可用來模擬均質(zhì)、非均質(zhì)等多種巖體注漿擴散及加固試驗；被注巖體內(nèi)部可埋設(shè)各類檢測元件，實時采集注漿過程中巖土體內(nèi)部物理場的變化規(guī)律，增強了注漿試驗的科學(xué)價值，為注漿理論研宄典型基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖2是本實用新型三維注漿模型試驗裝置正視圖；
[0058]圖3是本實用新型第一反力板俯視圖；
[0059]圖4是本實用新型第二反力板俯視圖；
[0060]圖5是本實用新型第二反力板俯視圖
[0061]圖6是本實用新型承載_滲水活塞俯視圖；
[0062]圖7是本實用新型圍壓反力腔斷面圖。
[0063]圖8是本實用新型恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置結(jié)構(gòu)圖
[0064]圖9是本實用新型恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置俯視圖；
[0065]圖10是本實用新型水泥基材料儲漿腔及備漿腔側(cè)視圖；
[0066]圖11是本實用新型化學(xué)材料儲漿腔及備漿腔側(cè)視圖；
[0067]圖12是本實用新型儲水腔及備水腔側(cè)視圖；
[0068]其中，1-1第一反力板、1-2注漿孔、1-3礦用快速接頭1、1_4固定孔1、1_5環(huán)形槽1、1-6橡膠密封墊1、2-1第二反力板、2-2墊塊、2-3中心孔、2_4密封槽1、2_5橡膠密封圈
1、2-6固定孔I1、2-7第二反力板固定孔II1、2-8環(huán)形槽I1、2-9橡膠密封墊I1、3_1第三反力板、3-2固定孔IV、3-3液壓千斤頂固定孔1、4-1緊固螺桿1、4_2緊固螺桿11、5_1圍壓反力腔、5-2下臺階、5-3下臺階固定孔、5-4注水孔、5-5礦用快速接頭I1、5_6引線孔、7-1油囊、7-2液壓控制臺1、7-3液壓油缸1、7-4油囊引線孔、7_5高壓管1、7_6分油器、8_1聚四氟乙烯薄膜1、8-2聚四氟乙烯薄膜I1、9-1液壓控制臺I1、9-2液壓油缸11、9_3液壓千斤頂、9-4傳力軸、9-5傳力墊塊、9-6承載-滲水活塞、9-7固定孔V、9_8固定螺栓1、9_9高壓管11、9-10臺階狀凸臺、9-11儲水倉、9-12環(huán)形槽、9-13固定孔V1、9_14固定螺栓11、9_15滲水孔、9-16橡膠密封圈11、10-1承載橡膠囊、10-2上周緣固定鋼環(huán)、10_3下周緣固定鋼環(huán)、11-1傳感器、11-2引線密封及固定裝置、11-3數(shù)據(jù)解譯器、11-4數(shù)據(jù)分析設(shè)備、11_2_1電纜密封夾緊接頭、11-2-2固定空心螺桿、11-2-3A垂向固定器、11-2-3B徑向固定器。
[0069]12-1方形結(jié)構(gòu)、13-1水泥基材料儲漿腔、13_2備漿腔、13_3頂板1、13_4底板1、
13-5高壓注氣孔1、13-6礦用快速接頭II1、13-7密封軸承1、13_8過濾孔1、13_9出漿孔
1、13-10礦用快速接頭IV、13-11篩網(wǎng)墊片1、13-12密封軸承I1、13-13-1攪拌軸、13-13-2槳葉、13-13-3葉輪、13-13-4鉤頭楔鍵、13-14機械式水位計1、13-15精密壓力表1、13-16頂板I1、13-17底板I1、13-18高壓注氣孔I1、13-19進漿孔1、13-20礦用快速接頭V、13-21礦用快速接頭V1、13-22機械式水位計I1、13-23連通孔1、13-24連通孔I1、13-25球閥1、
13-26球閥I1、13-27手柄1、13-28手柄I1、14-1化學(xué)材料儲漿腔、14-2化學(xué)材料備漿腔、
14-3頂板II1、14-4底板II1、14-5高壓注氣孔111、14_6礦用快速接頭VI1、14_7過濾孔
I1、14-8出漿孔I1、14-9礦用快速接頭VII1、14-10篩網(wǎng)墊片I1、14-11機械式水位計II1、
14-12精密壓力表I1、14-13頂板IV、14-14底板IV、14-15高壓注氣孔IV、14-16進漿孔
I1、14-24礦用快速接頭IX、14-25進礦用快速接頭X、14-17機械式水位計IV、14-18連通孔 II1、14-19 連通孔 IV、14-20 球閥 II1、14-21 球閥 IV、14-22 手柄 II1、14-23 手柄 IV、
15-1儲水腔、15-2備水腔、15-3頂板V、15-4底板V、15-5高壓注氣孔V、15-6礦用快速接頭X1、15-7礦用快速接頭XI1、15-9機械式水位計V、15-10精密壓力表II1、15_11頂板V1、
15-12底板V1、15-13高壓注氣孔V1、15-14進水孔、15-15礦用快速接頭XII1、15-16礦用快速接頭XIV、15-17機械式水位計V1、15-18連通孔V、15-19連通孔V1、15-20密封固定球閥 VU5-21 球閥 VIU5-22 手柄 VU5-23 手柄 VIU6-1-1, 16-1-2，16-1-3 高壓氮氣罐組、16_2_1，16_2_2，16_2_3 緩沖鍾、16_3_1，16_3_2 減壓闊、16_4_1，16_4_2，16_4_3 尚精度伺服調(diào)節(jié)閥、17-1支架。

【具體實施方式】
[0070]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0071]如圖1、圖2、圖3所示，第一反力板1-1由高強度合金鋼材料加工成Φ660*25πιπι即直徑660mm，高25mm圓盤。第一反力板圓心位置鉆設(shè)Φ 20mm注楽孔1_2，孔內(nèi)固定礦用快速接頭I 1-3，連接儲漿腔13-1、14-1 ;第一反力板Φ590πιπι圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔I 1-4，使緊固螺桿I 4-1穿過；第一反力板下表面加工0 500*470*5mm的環(huán)形槽I 1-5，內(nèi)置橡膠密封墊I 1-6。
[0072]如圖1、圖2、圖4所示，第二反力板2-1由高強度合金鋼材料加工成Φ780*25.ι圓盤，下表面焊接Φ90*30ι?πι圓柱形墊塊2-2。第二反力板及墊塊圓心位置鉆設(shè)Φ50ι?πι中心孔2-3，孔壁內(nèi)側(cè)加工5個060*50*5mm的密封槽I 2_4，內(nèi)置橡膠密封圈2_5。第二反力板Φ590πιπι圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔112-6，使緊固螺桿I 4-1穿過；第二反力板Φ 700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔III 2_7，使緊固螺桿II 4-2穿過。第二反力板上表面加工O500*440*5mm的環(huán)形槽II 2_8，內(nèi)置橡膠密封墊II 2_9。
[0073]如圖1、圖2、圖5所示，第三反力板3-1由高強度合金鋼材料加工成Φ780*25.ι圓盤。第三反力板Φ700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ20πιπι固定孔IV 3_2，使緊固螺桿II 4-2穿過。第三反力板0200mm圓周上均布4個Φ4πιπι鉆孔3-3，固定液壓千斤頂9-3。
[0074]如圖1、圖2所示，緊固螺桿為Φ 16mm高強螺桿，包括兩組，每組4根，一組緊固螺桿I 4-1通過固定孔1-4、2-6連接第一反力板1-1和第二反力板2-1，二組緊固螺桿II 4-2通過固定孔2-7、3-2連接第二反力板2-1和第二反力板3-1。
[0075]如圖1、圖2所示，圍壓反力腔5-1由高強度合金鋼材料加工成0 500*440*600mm的圓筒。圍壓反力腔5-1頂部加工成臺階狀，下臺階5-2為i>470*440mm的圓環(huán)形平臺，并于C>455mm的圓周上均勾鉆設(shè)C>4mm固定孔5-318個。圍壓反力腔5_1儲水倉5_4側(cè)壁徑向上鉆設(shè)Φ20mm注水孔5-4，孔內(nèi)安置礦用快速接頭5_5，以連接儲水腔15_1。圍壓反力腔5-1側(cè)壁上徑向鉆設(shè)8個Φ4πιπι引線孔5-6，使傳感器11_1引線穿過。圍壓反力腔5_1頂部安置在第一反力板1-1下表面的環(huán)形槽I 1-5中，底部安置在第二反力板2-1上表面環(huán)形槽II中，通過緊固螺桿I 4-1和橡膠密封墊1-6、2-9保證密封性。
[0076]如圖1、圖2、圖7所示，圍壓伺服加載模塊包括油囊7-1、液壓控制臺I 7_2、液壓油缸I 7-3。所述油囊7-1為中空、封閉的圓環(huán)狀，由橡膠依據(jù)圍壓反力腔5-1尺寸加工而成；油囊7-1側(cè)壁上在相應(yīng)位置預(yù)留傳感器引線孔7-4。所述液壓油缸I 7-3與油囊7-1通過高壓管I 7-5和分油器7-6連接。液壓控制臺I 7-2與液壓油缸I 7_3之間通過高壓管
I7-5連接，并實時控制壓力。
[0077]如圖1、圖2、圖7所示，油囊7-1與圍壓反力腔5_1之間夾有聚四氟乙烯薄膜I
8-1，以減小兩者之間的摩擦，防止油囊損壞。
[0078]如圖1、圖2、圖6所示，軸壓伺服加載模塊包括液壓控制臺II 9-1、液壓油缸II
9-2、液壓千斤頂9-3、傳力軸9-4、傳力墊塊9-5、承載-滲水活塞9_6。液壓千斤頂9_3底部在Φ 700mm圓周上鉆設(shè)4個對稱分布的Φ 20mm固定孔V 9_7，通過固定螺栓I 9_8固定在第三反力3-1板頂部。液壓油缸II 9-2與液壓千斤頂9-3通過高壓管II 9-9連接。液壓控制臺II9-1與液壓油缸II 9-2通過高壓管II 9-9連接，并實時控制壓力。傳力軸9-4由高強度合金鋼材料加工成，底部通過傳力墊塊9-5與液壓千斤頂9-3接觸；傳力軸9-4穿過第二反力板中心孔2-4進入到圍壓反力腔5-1內(nèi)，通過絲扣與承載-滲水活塞9-6連接；傳力軸9-4頂部以下10mm處有凸臺9-10，保證圍壓反力腔5-1內(nèi)預(yù)留儲水倉9_11。承載-滲水活塞9-6由高強度合金鋼材料加工成0440*25mm圓盤狀，側(cè)壁中加工2個060*50*5mm的密封槽119-12，內(nèi)置橡膠密封圈II 9-16，保證活塞與反力腔之間的密封性；承載-滲水活塞9-6在Φ405mm的圓周上均勻鉆設(shè)18個Φ4mm固定孔VI 9_13，利用固定螺栓II 9-14固定被注巖體承載模塊。承載-滲水活塞中放射狀布置235個Φ 2.5mm滲水孔9_15，便于儲水倉9-11中水滲入到被注巖體內(nèi)。
[0079]如圖1、圖2、圖7所示，被注巖體承載模塊由承載橡膠囊10-1及固定鋼環(huán)10_2、
10-3構(gòu)成。承載橡膠囊10-1加工成圓筒狀，上、下周緣均與固定鋼環(huán)連接，上周緣鋼環(huán)10-2在i>455mm的圓周上均勾鉆設(shè)C>4mm固定孔18個，通過螺栓固定于圍壓反力腔頂部下臺階；下周緣鋼環(huán)10-3在Φ405ι?πι的圓周上均勾鉆設(shè)Φ4ι?πι固定孔18個，通過固定螺栓II9-14固定于承載-滲水活塞9-6。承載橡膠囊側(cè)壁上在相應(yīng)位置預(yù)留傳感器引線孔10-4。
[0080]如圖1、圖2、圖7所示，油囊與承載橡膠囊之間夾有聚四氟乙烯薄膜II 8-2，以減小兩者之間的摩擦。
[0081]如圖1、圖2所示，孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉9-11、注水孔5-4、滲水孔9-15。儲水倉通過注水孔5-4與儲水腔15-1連接。
[0082]如圖1、圖2所示，數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)采集傳感器11-1、引線密封及固定裝置
11-2、數(shù)據(jù)解譯器11-3以及數(shù)據(jù)分析設(shè)備11-4。數(shù)據(jù)采集傳感器11-1包括土壓力傳感器、滲透壓力傳感器，通過引線密封及固定裝置11-2布置在被注巖體內(nèi)部。引線密封及固定裝置11-2包括電纜密封夾緊接頭11-2-1、固定空心螺桿11-2-2、傳感器固定器11_2_3。電纜密封夾緊接頭11-2-1為PG7型。固定空心螺桿11-2-2穿過承載橡膠囊引線孔10_4、油囊引線孔7-4以及圍壓反力腔引線孔5-6，通過絲扣與傳感器固定器11-2-3連接，且傳感器數(shù)據(jù)線11-5經(jīng)內(nèi)部空心管引出。傳感器固定器11-2-3包括垂向固定器11-2-3Α和徑向固定器11-2-3B，依據(jù)傳感器尺寸由鋼加工而成。數(shù)據(jù)解譯器11-3為XL2101G靜態(tài)應(yīng)變儀，數(shù)據(jù)分析設(shè)備11-4為筆記本電腦。
[0083]如圖！、圖8、圖9所示，方形結(jié)構(gòu)12-1由酚醛樹脂材料制成，尺寸為910*640*550mm，內(nèi)部加工6個Φ 200*550mm的圓柱形腔體構(gòu)造，腔體構(gòu)造劃分為3組，分別為第一腔體組、第二腔體組及第三腔體組，第一腔體組由水泥基材料儲漿腔13-1和備漿腔13-2構(gòu)成，第二腔體組由化學(xué)材料儲漿腔14-1和備漿腔14-2構(gòu)成，第三腔體組由儲水腔
15-1和備水腔15-2構(gòu)成。
[0084]如圖1、圖8、圖9、圖10所示，水泥基材料儲漿腔13-1通過絲扣與圓盤狀頂板
I13-3和底板I 13-4連接。頂板I 13-3于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)Φ20mm高壓注氣孔I13-5，孔內(nèi)安置礦用快速接頭III 13-6。頂板I 13_3下表面中心處利用高強度膠粘結(jié)固定Φ8*19*6πιπι型密封軸承I 13-7。底板I 13_4于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)階梯狀圓孔I，其中上部過濾孔I 13-8尺寸為Φ40*5πιπι，下部出漿孔I 13-9尺寸為Φ20*30mm。出漿孔安置礦用快速接頭IV 13-10，過濾孔內(nèi)安放篩網(wǎng)墊片I 13-11，防止水泥基漿液大顆粒物質(zhì)堵塞注漿管路。底板上表面中心處利用高強度膠粘結(jié)固定?8*19*6mm型密封軸承II
13-12。密封軸承I 13-7和密封軸承II 13-12之間安放攪拌器13-13。攪拌器包括攪拌軸13-13-1、槳葉13-13-2和葉輪13_13_3。攪拌軸13-13-1焊接交叉分布的槳葉13_13_2。攪拌軸13-13-1上部一側(cè)加工鉤頭楔鍵13-13-4。葉輪13-13-2通過鉤頭楔鍵13-13-4固定在攪拌軸13-13-1上。所述高壓注氣孔I 13-5位于葉輪13-13-2側(cè)上方，高壓氣體推動葉輪13-13-2旋轉(zhuǎn)，帶動攪拌器13-13工作，攪拌水泥基材料，防止沉淀。水泥基材料儲漿腔13-1側(cè)壁上安置機械式水位計I 13-14和精密壓力表I 13-15，指示腔內(nèi)漿液液面高度和壓力值。
[0085]如圖1、圖8、圖9、圖10所示，水泥基材料備漿腔13-2通過絲扣與圓盤狀頂板II
13-16和底板II 13-17連接。頂板II 13-16于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ 20mm高壓注氣孔II 13-18和Φ 20mm進漿孔I 13-19，孔內(nèi)分別安置礦用快速接頭V、VI 13-20、
13-21。水泥基材料備漿腔13-2側(cè)壁上安置機械式水位計II13-22，指示腔內(nèi)漿液液面高度。
[0086]如圖1、圖8、圖9、圖10所示，水泥基材料儲漿腔13-1和水泥基材料備漿腔13_2通過Φ25πιπι連通孔I 13-23和連通孔II 13-24連通，孔內(nèi)密封固定球閥I 13-25和球閥
II13-26。球閥I 13-25和球閥II 13-26通過手柄I 13-27和手柄II 13-28控制工作狀
--τ O
[0087]如圖1、圖8、圖9、圖11所示，化學(xué)材料儲漿腔14-1通過絲扣與圓盤狀頂板III
14-3和底板III14-4連接。頂板III 14-3中心位置鉆設(shè)Φ20πιπι高壓注氣孔III 14-5,安置礦用快速接頭VII 14-6。底板中心位置鉆設(shè)鉆設(shè)階梯狀圓孔II，其中上部過濾孔II14-7尺寸為Φ40*5πιπι，下部出漿孔II 14_8尺寸為Φ20*30mm。出漿孔II 14_8內(nèi)安置礦用快速接頭VIII14-9，過濾孔II 14-7內(nèi)安放篩網(wǎng)墊片II 14-10，防止?jié){液堵塞注漿管路。水泥基材料儲漿腔14-1側(cè)壁上安置機械式水位計III 14-11和精密壓力表II 14-12，指示腔內(nèi)漿液液面高度和壓力值。
[0088]如圖1、圖8、圖9、圖11所示，化學(xué)材料備漿腔14-2通過絲扣與圓盤狀頂板IV
14-13和底板IV 14-14連接。頂板IV 14-13于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ20mm高壓注氣孔IV 14-15和Φ20mm進漿孔II 14-16，孔內(nèi)分別安置礦用快速接頭IX、X 14-24、
14-25?；瘜W(xué)材料備漿腔14-2側(cè)壁上安置機械式水位計IV14-17，指示腔內(nèi)漿液液面高度。
[0089]如圖1、圖8、圖9、圖11所示，化學(xué)材料儲漿腔14-1和化學(xué)材料備漿腔14_2通過Φ25mm連通孔III 14-18和連通孔IV14-19連通，孔內(nèi)密封固定球閥III 14-20和球閥IV
14-21ο球閥III 14-20和球閥IV14-21通過手柄III 14-22和手柄IV 14-23控制工作狀
--τ O
[0090]如圖1、圖8、圖9、圖12所示，儲水腔15-1通過絲扣方式與圓盤狀頂板V 15_3和底板V連接15-4。頂板V 15-3中心位置鉆設(shè)Φ 20mm高壓注氣孔V 15_5，安置礦用快速接頭XI15-6。底板15-4中心位置鉆設(shè)Φ20_出水孔15_7，安置礦用快速接頭XII 15_8。儲水腔側(cè)15-1壁上安置機械式水位計V 15-9和精密壓力表III 15-10，指示腔內(nèi)液面高度和壓力值。
[0091]如圖1、圖8、圖9、圖12所示，備水腔15-2通過絲扣與圓盤狀頂板VI 15-11和底板VI 15-12連接。頂板VI 15-11于Φ 120mm圓周上鉆設(shè)對稱布置的Φ20πιπι高壓注氣孔VI 15-13和Φ 20mm進水孔15-14，分別安置礦用快速接頭XII1、XIV 15_15、15_16。備水腔15-2側(cè)壁上安置機械式水位計VI 15-17，指示腔內(nèi)液面高度。
[0092]如圖1、圖8、圖9、圖12所示，儲水腔15_1和備水腔15_2通過Φ 25mm連通孔V
15-18和連通孔VI15-19連接，密封固定球閥V 15-20和球閥VI 15-21。球閥V 15-20和球閥VI 15-21通過手柄V15-22和手柄VI 15-23控制。
[0093]如圖1、圖8、圖9所示，氣動伺服控制裝置包括高壓氮氣罐組16-1、緩沖罐16_2、減壓閥16-3、高精度伺服調(diào)節(jié)閥16-4。高壓氮氣罐組16-1由3個高壓氮氣罐16_1_1、
16-1-2、16-1-3并聯(lián)組成。緩沖罐16-2采用3個制式氮氣壓力容器改裝。緩沖罐I16_2_1和緩沖罐II 16-2-2并聯(lián)，通過減壓閥I 16-3-1與高壓氮氣罐組16-1連通。緩沖罐I
16-2-1經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥I 16-4-1與水泥基材料儲漿腔13-1和備漿腔13_2并聯(lián)連通。緩沖罐II16-2-2經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥II 16-4-2與化學(xué)材料儲漿腔14_1和備漿腔14-2并聯(lián)連通。緩沖罐III 16-2-3通過減壓閥II 16-3-2與高壓氮氣罐組16_1連通，經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥III 16-4-3與儲水腔15-1和備水腔15_2并聯(lián)連通。高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥16-1能夠保障注漿壓力和水壓力長期穩(wěn)定。
[0094]如圖1、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12所示，支架17_1根據(jù)整體框架12_1尺寸，利用角鋼加工而成，兩者之間采用高強螺栓連接。
[0095]室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)使用方法:根據(jù)礦山、隧道等地下工程不同水文地質(zhì)條件進行土工試驗測試被注巖體基本物理性質(zhì)。組裝模型試驗系統(tǒng)，通過緊固螺桿II4-2使第二反力板2-1和第二反力板3-1組成框架，將傳力軸9-4穿過第二反力板2_1，并與承載-滲水活塞9-6及傳力墊塊9-5連接。安置圍壓反力腔3-1與第二反力板環(huán)形槽2-8中，在圍壓反力腔3-1內(nèi)依次放置有聚四氟乙烯薄膜18-1、油囊7-1、聚四氟乙烯薄膜
II8-2、承載橡膠囊10-1，確保各部分引線孔對齊，并將承載橡膠囊10-1固定在承載-滲水活塞9-6上。選取巖土體材料充填入承載橡膠囊10-1內(nèi)，其中可預(yù)制裂隙或破碎帶以更好地模擬符合實際工況。填充巖土體材料過程中安放傳感器10-1并測試。材料填充完畢后，通過緊固螺桿I 4-1將第一反力板1-1和第二反力板2-1固定。固定液壓千斤頂9-3于第三傳力板3-1并調(diào)整其高度、接觸傳力墊塊，連接液壓千斤頂9-3、液壓油缸II 9-2及液壓控制臺II 9-1 ;連接油囊7-1、液壓控制臺17-2及液壓油缸I 7_3，根據(jù)試驗方案依次施加軸壓和圍壓。達(dá)到設(shè)計要求后，利用強力膠固定空心螺桿11-2-2，并利用電纜密封夾緊接頭
11-2-1封閉傳感器數(shù)據(jù)線，連接數(shù)據(jù)解譯器11-3以和數(shù)據(jù)分析設(shè)備11-4。
[0096]將整體框架12-1組裝，并將其固定在支架17-1上。依次通過絲扣將6個腔體的頂板、底板連接在整體框架12-1上。水泥基材料儲漿腔13-1組裝過程中，注意攪拌軸13-13-1上下兩端要插入到軸承Ι、Π 13-7和13-12內(nèi)，以防損毀攪拌器13-13。通過對應(yīng)的礦用快速接頭連接管路。通過各個備用腔進漿孔13-11、14-25以及進水孔15-14向備漿腔13_2、
14-2以及備水腔15-2內(nèi)注入漿液及清水，觀察水位計13-22、14-17、15-17液面變化，以檢測是否完好。旋轉(zhuǎn)手柄I?VI 13-27、13-28、14-22、14-23、15-22、15-23，打開球閥I?VI13-25、13-26、14-20、14-21、15-20、15-21，使?jié){液和清水進入到儲漿腔13-1、14-1以及儲水腔15-1內(nèi)，觀察水位計I?III 13-14、14-11、15-9液面變化。漿液和水充滿后，關(guān)閉各個球閥。連接氣動伺服控制裝置，按照試驗設(shè)計調(diào)整高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥I 16-4-1、調(diào)節(jié)閥1116-4-2、調(diào)節(jié)閥II 16-4-3。利用高壓管將水泥基材料儲漿腔13_1與三維注漿試驗系統(tǒng)連接，或者將經(jīng)混合器混合的水泥基材料儲漿腔13-1及化學(xué)材料儲漿腔14-1漿液利用高壓管與三維注漿試驗系統(tǒng)連接。利用高壓管將儲水腔15-1連接在注水孔5-4上，根據(jù)試驗方案向被注巖體內(nèi)注入地下水，直至達(dá)到設(shè)計要求。準(zhǔn)備工作完成后，實施注漿試驗，記錄注漿過程中物理場數(shù)據(jù)，達(dá)到試驗設(shè)計要求后結(jié)束注漿，關(guān)閉試驗系統(tǒng)。拆卸試驗裝置，取出注漿加固體放入養(yǎng)護實驗室養(yǎng)護。清洗試驗裝置其他結(jié)構(gòu)，結(jié)束試驗。試驗過程中，若儲漿腔或儲水腔液面下降至最低值，重新打開球閥補充漿液或清水。試驗結(jié)束后，拆卸清理試驗系統(tǒng)。
[0097]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護的范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，包括三維注漿模型試驗裝置及恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置兩部分；包括豎直方向相互連接三個圓盤狀反力板，自上而下依次為第一、第二及第三反力板；反力板之間放置圍壓反力腔及軸向加載模塊；所述的圍壓反力腔底部設(shè)計為孔隙水壓力加載模塊，圍壓反力腔內(nèi)部安置被注巖體裝載模塊及圍壓伺服加載模塊； 所述的恒壓注漿-供水聯(lián)合伺服控制裝置包括恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊、恒壓供水氣動伺服控制模塊；所述的恒壓雙液注漿氣動伺服控制模塊與圍壓反力腔內(nèi)部連通；所述的恒壓供水氣動伺服控制模塊與孔隙水壓力加載模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的圍壓反力腔內(nèi)還設(shè)有用于采集注漿過程中巖土體內(nèi)部物理場的變化規(guī)律的傳感器，所述的傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊相連； 所述的傳感器包括通過引線密封及固定裝置布置在被注巖體內(nèi)部的土壓力傳感器、滲透壓力傳感器； 所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括相連接的數(shù)據(jù)解譯器以及數(shù)據(jù)分析設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒壓供水氣動伺服控制模塊包括儲水腔、備水腔及氣動伺服控制單元，儲水腔的底部與孔隙水壓力加載模塊相連，儲水腔的頂部與備水腔的頂部連通，備水腔的底部與氣動伺服控制單元相連；且儲漿腔、備漿腔及儲水腔、備水腔布置在方形結(jié)構(gòu)內(nèi)，方形結(jié)構(gòu)安放在支架上。
4.如權(quán)利要求3所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣動伺服控制單元包括高壓氮氣罐組、三個緩沖罐、減壓閥、高精度伺服調(diào)節(jié)閥；所述的高壓氮氣罐組由3個高壓氮氣罐并聯(lián)組成；緩沖罐I和緩沖罐II并聯(lián)，通過減壓閥I與高壓氮氣罐組連通；緩沖罐I經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥I與水泥基材料儲漿腔和備漿腔并聯(lián)連通；緩沖罐II經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥II與化學(xué)材料儲漿腔和備漿腔并聯(lián)連通；緩沖罐III通過減壓閥II與高壓氮氣罐組連通，經(jīng)高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥III與儲水腔和備水腔并聯(lián)連通；所述的高精度伺服壓力調(diào)節(jié)閥能夠保障注漿壓力和水壓力長期穩(wěn)定。
5.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的圍壓反力腔由高強度合金鋼材料加工成圓筒狀；所述的圍壓反力腔頂部加工成臺階狀，同底部分別卡在第一反力板及第二反力板環(huán)形槽中，所述的圍壓反力腔側(cè)壁上徑向鉆設(shè)引線孔。
6.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的圍壓伺服加載模塊包括油囊、液壓控制臺、液壓油缸。所述的油囊側(cè)壁上預(yù)留引線孔；所述的液壓油缸與油囊通過高壓管和分油器連接；所述液壓控制臺與液壓油缸之間通過高壓管連接。
7.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的軸壓伺服加載模塊包括液壓控制臺、液壓油缸、液壓千斤頂、傳力軸、傳力墊塊和承載-滲水活塞；所述的液壓千斤頂固定在第三反力板頂面；所述的液壓控制臺與液壓油缸通過高壓管連接；所述傳力軸通過傳力墊塊與液壓油缸接觸；所述的傳力軸穿過第二反力板中心孔進入到圍壓反力腔內(nèi)，連接承載-滲水活塞；所述承載-滲水活塞放射狀布置滲水孔。
8.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的孔隙水壓力加載模塊包括儲水倉、注水孔；所述的儲水倉由承載-滲水活塞、圍壓反力腔內(nèi)壁和第二反力板圍成；所述的儲水倉側(cè)壁鉆設(shè)注水孔。
9.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)三維注漿模型試驗伺服控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的被注巖體承載模塊包括承載橡膠囊及固定鋼環(huán)；所述的承載橡膠囊頂、底端通過固定鋼環(huán)固定在第一反力板和承載-滲水活塞上；所述的承載橡膠囊側(cè)壁預(yù)留傳感器引線孔。
【文檔編號】G05B19/418GK204166368SQ201420627614
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】魏久傳, 張偉杰, 謝道雷, 郭建斌, 尹會永 申請人:山東科技大學(xué)