一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置及使用方法
技术领域
本发明涉及岩石力学试验领域技术领域，特别是涉及一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置及使用方法。
背景技术
地下工程围岩在建设或者服役过程中由于岩石本身的强度、地质环境等方面的因素，围岩不可避免的出现不同程度的损伤、破裂，造成如地下工程突水、围岩失稳等问题，给人们的生产生活带来不同程度的损失。现有工程中，常常采用灌浆的手段对破裂围岩进行修复，但是对破裂岩石的修复性能的评价研究很少，特别是缺少相应的试验装置，导致人们对破裂岩石的修复过程了解不够深入。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供的一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置，解决了现有技术中缺乏评价研究破裂岩石试样修复的试验装置而导致无法深入了解岩石试样修复过程的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置，其包括具有顶盖和底盖的注浆圆筒和用于为注浆提供加压动力的加压装置；
注浆圆筒的材料为透明材料，注浆圆筒内中上部设置有一层隔板，隔板与顶盖之间形成有一个用于容纳修复浆液的容纳腔；加压装置与容纳腔连通；
注浆圆筒内壁上设置有两条导流槽，两条导流槽其中一条的一端与容纳腔连通，另一端位于注浆圆筒的中下部；另一条导流槽的一端位于注浆圆筒的中下部，另一端与底盖端面相接；注浆圆筒内设置有用于固定岩石试样的橡胶膜。
破裂岩石试样进行注浆修复试验的过程中，实验对象为圆柱状的岩石试样，首先使用橡胶膜将破裂的岩石试样包裹，然后用小刀在橡胶膜划开缺口，缺口的位置对应岩石试样破裂处的位置，将橡胶膜包裹的岩石试样放入注浆圆筒中，橡胶膜与注浆圆筒内壁紧密接触，启动加压装置开始注浆修复岩石试样；修复浆液由两条中的一条导流槽流进岩石试样裂缝，对其进行修复，在修复浆液填满岩石试样裂缝后，从另一条导流槽流出，待修复浆液凝固后，完成注浆修复试验。试验人员可以通过透明的注浆圆筒直观了解整个注浆修复过程；两条导流槽的设置，确保浆液进、出通道唯一，保证注浆效果，使注浆修复试验顺畅进行。
进一步地，加压装置包括液氮瓶和输液管，液氮瓶的出液口设置有减压阀和压力表；输液管的一端通过连接减压阀与液氮瓶连通，另一端穿过顶盖与容纳腔连通。液氮瓶内设置有纯度为99.2％的液氮，液氮难溶于水，确保所注修复浆液不被污染，氮气安全可靠、成本低、经济划算；减压阀可调整液氮注入压力，提供不同大小的动力，便于不同压力下的修复浆液入渗。
进一步地，作为两条导流槽的具体设置方式，两条导流槽的横截面为半圆形，两条导流槽之间的水平距离为注浆圆筒的内部直径。
进一步地，注浆圆筒外壁设置有一个用于固定注浆圆筒内岩石试样的固定螺栓。在需要对不同岩石试样破裂裂隙宽度进行注浆修复试验时，可以手动将破裂的岩石上段上提，使裂隙宽度增大，然后扭紧固定螺栓，固定螺栓穿过注浆圆筒外壁与破裂的岩石上段外壁上的橡胶膜紧密接触，调节破裂岩石试样裂隙宽度并固定位置，可以控制裂隙宽度。
进一步地，注浆圆筒下方设置有浆液收集容器；底盖内表面设置有多个凸点，底盖上设置有导流口和一端与导流口连接的导流管；导流管的另一端与浆液收集容器连接，导流管上设置有导流阀门。凸点作为岩石试样的支撑点，以便于提供流体排出通道。
进一步地，为了方便将注浆圆筒内的岩石试样取出，注浆圆筒为两个半圆柱状的壳体连接形成，两个壳体连接处设置有台阶状的连接部，注浆圆筒外壁上间隔均匀的设置有多个喉箍。喉箍和连接部的设置，密封较好、结构稳定，避免修复浆液的漏出。
优选地，注浆圆筒的内部直径为53mm，注浆圆筒高度为160mm，注浆圆筒的筒壁厚度为10mm。
进一步地，为了方便测量岩石试样的裂隙宽度，注浆圆筒外壁上设置有垂直刻度。
进一步地，为了使整个装置形成撬装结构，方便整个装置的搬运，可视化装置还包括固定架，注浆圆筒、液氮瓶和浆液收集容器均固定在所述固定架上。
一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置的使用方法，使用橡胶膜将破裂的岩石试样包裹，在橡胶膜上划开缺口，缺口的位置对应岩石试样破裂处的位置；将橡胶膜包裹的岩石试样放入注浆圆筒中，使橡胶膜与注浆圆筒内壁紧密接触，启动加压装置开始注浆修复岩石试样；修复浆液由两条中的一条导流槽流进岩石试样裂缝，对其进行修复，在修复浆液填满岩石试样裂缝后，从另一条导流槽流出，待修复浆液凝固后，完成注浆修复试验。
本发明的有益效果为：本发明中，注浆圆筒透明的设置，方便试验人员直观了解破裂岩石试样的修复过程；注浆圆筒为两个半圆形的壳体连接形成的设置，避免修复浆液的泄露和方便将注浆圆筒内的岩石试样取出；加压装置的设置，方便控制修复浆液的注入压力，导流槽的设置，确保浆液进、出通道唯一，保证注浆效果，使注浆修复试验顺畅进行。
附图说明
图1为一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置的结构示意图。
图2为注浆圆筒剖视结构示意图。
图3为注浆圆筒底盖的结构示意图。
其中，1、注浆圆筒；2、顶盖；3、底盖；4、加压装置；401、液氮瓶；402、输液管；403、减压阀；404、压力表；5、隔板；6、容纳腔；7、导流槽；8、橡胶膜；9、固定螺栓；10、浆液收集容器；11、导流口；12、导流管；13、导流阀门；14、壳体；15、连接部；16、喉箍；17、垂直刻度；18、固定架；19、凸点。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～3所示，本发明提供的一种用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置，其包括具有顶盖2和底盖3的注浆圆筒1和用于为注浆提供加压动力的加压装置4；注浆圆筒1为两个半圆柱状的壳体14连接形成，可以方便试验人员将注浆圆筒1内的岩石试样取出，两个壳体14的材料均为透明材料，可以为有机玻璃，两个壳体14连接处设置有台阶状的连接部15，注浆圆筒1外壁上间隔均匀的设置有多个喉箍16。喉箍16和连接部15的设置，密封较好、结构稳定，避免修复浆液的漏出。
被测岩石试样为直径为50mm的圆柱，注浆圆筒1的内部直径为53mm，注浆圆筒1高度为160mm，注浆圆筒1的筒壁厚度为10mm。注浆圆筒1内设置有用于固定岩石试样的橡胶膜8，橡胶膜8的厚度为1.5mm；橡胶膜8包裹被测岩石试样，将被测岩石试样固定在注浆圆筒1内。
如图1所示，注浆圆筒1外壁设置有一个用于固定注浆圆筒1内岩石试样的固定螺栓9。在需要对不同岩石试样破裂裂隙宽度进行注浆修复试验时，可以手动将破裂的岩石上段上提，使裂隙宽度增大，然后扭紧固定螺栓9，固定螺栓9穿过注浆圆筒1外壁与破裂的岩石上段外壁上的橡胶膜8紧密接触，调节破裂岩石试样裂隙宽度并固定位置，可以控制裂隙宽度。
注浆圆筒1外壁上设置有垂直刻度17，方便测量岩石试样的裂隙宽度。
注浆圆筒1内中上部设置有一层隔板5，隔板5与顶盖2之间形成有一个用于容纳修复浆液的容纳腔6；
加压装置4与容纳腔6连通；加压装置4包括液氮瓶401和输液管402，液氮瓶401的出液口设置有减压阀403和压力表404；输液管402的一端通过连接减压阀403与液氮瓶401连通，另一端穿过顶盖2与容纳腔6连通。液氮瓶401内设置有纯度为99.2％的液氮，液氮难溶于水，确保所注修复浆液不被污染，氮气安全可靠、成本低、经济划算；减压阀403可调整液氮注入压力，提供不同大小的动力，便于不同压力下的修复浆液入渗。
注浆圆筒1内壁上设置有两条导流槽7，两条导流槽7其中一条的一端与容纳腔6连通，另一端位于注浆圆筒1的中下部；另一条导流槽7的一端位于注浆圆筒1的中下部，另一端与底盖3端面相接；两条导流槽7的横截面可以为半圆形，两条导流槽7之间的水平距离为注浆圆筒1的内部直径。导流槽7的设置，确保浆液进、出通道唯一，保证注浆效果，使注浆修复试验顺畅进行。
如图3所示，注浆圆筒1下方设置有浆液收集容器10；底盖3内表面设置有多个凸点19，凸点19的数量可以为三个，凸点19可为底面直径为6mm，高度为4mm的半球，凸点19作为岩石试样的支撑点，以便于提供流体排出通道。底盖3上设置有导流口11和一端与导流口11连接的导流管12；导流管12的另一端与浆液收集容器10连接，导流管12上设置有导流阀门13。
用于破裂岩石试样注浆修复的可视化装置还包括固定架18，注浆圆筒1、液氮瓶401和浆液收集容器10均固定在所述固定架18上，使整个装置形成撬装结构，方便整个装置的搬运。
破裂岩石试样进行注浆修复试验的过程中，实验对象为圆柱状的岩石试样，首先使用橡胶膜8将破裂的岩石试样包裹，然后用小刀在橡胶膜8花开缺口，缺口的位置对应岩石试样破裂处的位置，将橡胶膜8包裹的岩石试样放入注浆圆筒1中，橡胶膜8与注浆圆筒1内壁紧密接触，启动加压装置4开始注浆修复岩石试样；修复浆液由两条中的一条导流槽7流进岩石试样裂缝，对其进行修复，在修复浆液填满岩石试样裂缝后，从另一条导流槽7流出，待修复浆液凝固后，完成注浆修复试验。试验人员可以通过透明的注浆圆筒1直观了解整个注浆修复过程。
