高强韧性注浆材料设计方法

本发明涉及注浆材料参数优化，特别是涉及一种高强韧性注浆材料设计方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、加固注浆技术通过钻孔注浆提升岩体整体性和强度，流程简便、成本低，能有效修复松散围岩巷道。聚氨酯注浆技术则是向破碎岩体中注射双组份高聚物材料，混合后形成固体，填充脱空和加固岩体。但现有技术中，对高分子注浆加固未形成可供指导的、系统性的组分配比优化方法，难以使双组份高聚物注浆材料与待注浆加固对象进行良好匹配，进而使得双组份高聚物难以有效发挥其加固性能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高强韧性注浆材料设计方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一种高强韧性注浆材料设计方法，包括如下步骤：

4、高强韧性注浆材料的组分a中包括聚醚多元醇和缓凝剂，组分b中包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯；

5、将组分a和组分b按不同比例混合，得混合浆液，对混合浆液进行性能测试，确定组分a和组分b的最佳配比；

6、将组分a和组分b按最佳配比混合后，进行现场注浆加固测试和围岩加固前后取芯测试，根据块状结构和层间结合状态确定加固后围岩完整程度，以计算现场围岩强度提升率；

7、当注浆加固半径未达到材料扩散效果设计标准时，调整组分a中聚醚多元醇和缓凝剂的占比，增加材料流动性和初凝时间；

8、当现场围岩强度提升率未达到破碎岩体加固效果设计标准时，调节组分b中多苯基多亚甲基多异氰酸酯的占比，提高注浆材料的强度；

9、循环以上步骤，直至高强韧性注浆材料达到设计要求。

10、在一些实施例中，组分a和组分b中均包括阻燃剂。

11、在一些实施例中，在确定组分a和组分b的最佳配比时，测试的性能包括混合浆液的可注性、固化时间以及混合浆液制备的试件的抗压强度和抗拉强度。

12、优选的，在测试可注性之前，还包括利用流变仪测试混合浆液流动性和初凝时间，以明确混合浆液可注性的步骤。

13、优选的，进行抗压强度测试的试件采用高100mm、直径为50mm的标准圆柱体试件；进行抗拉强度测试的试样的尺寸应符合相关标准或测试要求，例如gb/t 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》中规定了哑铃状试样的具体尺寸和要求‌，试件可制为总长度最小100mm，端部宽度20mm，狭窄部分长度20mm，狭窄部分宽度5mm，外侧过渡半径11mm，内测过渡半径25mm。

14、优选的，所述可注性的指标公式如下：

15、（1）；

16、（2）；

17、（3）；

18、（4）；

19、公式（1）-（4）中，m为浆液扩散折减率指标；t为温度补偿系数；m1为材料性能测试浆液的流动效率；m2为材料注浆加固破碎煤岩体试验浆液扩散效率；

20、u为抗压性能指标；u1为完整岩石的抗压强度；u2为注浆加固体的抗压强度；

21、l为抗拉性能指标；l1为完整岩石抗拉强度；l2为注浆加固体的抗拉强度；

22、li为可注性指标，α、β、γ为权重系数，t为胶凝时间。

23、在一些实施例中，所述现场注浆加固测试的方法，包括如下步骤：将组分a和组分b按最佳配比混合，得混合浆液；

24、选取注浆点，开挖注浆孔，注浆孔深度为所需加固深度的1/3-1/2；

25、然后将获得的混合浆液泵送入破碎围岩，稳压注浆，当注浆压力增大时，注浆完成。

26、优选的，将混合浆液泵送入破碎围岩的注浆装置包括组分a存放容器、组分b存放容器、加压泵、第一浆液导流管、第二浆液导流管和浆液混合龙头；

27、加压泵的进口端分别与组分a存放容器和组分b存放容器连接，加压泵的出口端分别通过第一浆液导流管和第二浆液导流管与浆液混合龙头的进口端连接，浆液混合龙头的出口端与注浆管连接。

28、进一步优选的，所述第一浆液导流管和第二浆液导流管的末端连接后再与浆液混合龙头连接。

29、在一些实施例中，所述高强韧性注浆材料中，组分a，按质量份计，由以下组分组成：聚醚多元醇60-80份；阻燃剂10-20份；缓凝剂20-30份；

30、组分b，按质量份计，由以下组分组成：多苯基多亚甲基多异氰酸酯80-90份，阻燃剂10-20份。

31、上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

32、通过室内试验测试材料及破碎煤岩体加固体的力学性能，测试材料基本力学性能、可注性和加固效果并确定可注性指标作为材料设计参考标准；提出现场注浆方法，利用特制注浆加固装备，开展现场注浆测试，获取新型注浆材料现场注浆效果，并对注浆效果进行评价，反馈优化材料，形成高强韧性注浆材料配比的优化方法。

1.高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：材料设计包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：组分a和组分b中均包括阻燃剂。

3.根据权利要求1所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：在确定组分a和组分b的最佳配比时，测试的性能包括混合浆液的可注性、固化时间以及混合浆液制备的试件的抗压强度和抗拉强度。

4.根据权利要求3所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：在测试可注性之前，还包括利用流变仪测试混合浆液流动性和初凝时间，以明确混合浆液可注性的步骤。

5.根据权利要求3所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：现场试验围岩强度提升率的计算公式如下：

6.根据权利要求3所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：所述可注性的指标公式如下：

7.根据权利要求1所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：所述现场注浆加固测试的方法，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：将混合浆液泵送入破碎围岩的注浆装置包括组分a存放容器、组分b存放容器、加压泵、第一浆液导流管、第二浆液导流管和浆液混合龙头；

9.根据权利要求8所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：所述第一浆液导流管和第二浆液导流管的末端连接后再与浆液混合龙头连接，用于将经两导流管流入的两种浆液充分混合。

10.根据权利要求1所述的高强韧性注浆材料设计方法，其特征在于：所述高强韧性注浆材料中，组分a，按质量份计，由以下组分组成：聚醚多元醇60-80份；阻燃剂10-20份；缓凝剂20-30份；