具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种用于裂隙岩体加固的复合灌浆材料配比获取方法，包括以下步骤：

步骤S1，单一化学材料与聚氨酯进行复合：取一种化学材料，分别按照不同的质量配比与聚氨酯进行复合制作该材料与聚氨酯的复合试块，同时制作纯聚氨酯试块，对两种试块进行相同的物理力学试验并获取力学参数值，分别对其他化学材料重复此步骤，掌握单一化学材料与聚氨酯进行复合后的力学性能变化规律；

在步骤S1中，掌握各化学材料分别与聚氨酯进行复合后的力学性能变化规律的具体过程为：

步骤S101，制作纯聚氨酯试块，根据试验需求，试块可制作成不同的空间形状和尺寸，包括但不限于圆柱体、立方体、球体、工字型；

步骤S102，选取一种化学材料，将其在一定的范围内按照不同的质量配比分别与聚氨酯进行复合，如该化学材料分别占复合材料总质量的5％、10％、15％、20％、25％、30％，根据该材料的物理化学性质选取与之相应的质量配比范围和复合方法，将该材料与聚氨酯进行充分混合以增强复合效果；

步骤S102中，选取用于开发新型复合灌浆材料的化学原材料，包括聚氨酯、纤维素纳米纤维、胶体纳米二氧化硅、不饱和聚酯树脂、聚酰胺纤维、橡胶粉末及水玻璃。

进一步地，本实施例中各种化学材料与聚氨酯的复合方式如下：

(1)聚氨酯-水玻璃复合

水玻璃与聚氨酯进行复合试验所需材料包括：异氰酸酯、多元醇、不同质量占比的水玻璃(5％～30％)、催化剂、硅烷类偶联剂、扩链剂等。

首先将不同质量占比的水玻璃(5％～30％)与多元醇在室温下混合均匀，作为聚氨酯-水玻璃复合材料的A组分材料，将异氰酸酯作为B组分材料。然后将A组分、B组分、催化剂、扩链剂、硅烷类偶联剂同时倒入聚乙烯塑料杯中并在室温下进行搅拌，搅拌均匀后得聚氨酯-水玻璃复合材料。

(2)聚氨酯-纤维素纳米纤维复合

取聚醚二醇与多元醇放入搅拌容器中，转速保持300r/min～480r/min，充分搅拌6～8min，待混合均匀后，取纤维素纳米纤维的无水乙醇分散液，将其加入到搅拌均匀的多元醇混合物中，调整转速至6000r/min以上，继续搅拌10min，使纤维素纳米纤维在多元醇混合物中充分分散，随后将其取出并盛放至玻璃容器中，对其进行超声波处理60min以上，将超声波处理完成的混合材料作为A组分；

取异氰酸酯，作为B组分；

将A组分、B组分、催化剂和硅烷类偶联剂共同放入到反应釜中，充入氮气或其他惰性气体，将反应釜中的温度提高到40～60℃，转速保持在3000r/min以上，充分搅拌10分钟后，将温度提高到70～90℃，继续搅拌20分钟，使无水乙醇充分挥发，继续对其进行超声波处理40～60min，然后将灌浆材料取出并盛放在玻璃容器中，得到纤维素纳米纤维与聚氨酯的复合灌浆材料。

其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、叔胺类催化剂中的一种或多种，所述硅烷类偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

所述叔胺类催化剂包括N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺及N-乙基吗啉等。

通过提高搅拌速率和搅拌时间，并两次进行超声波处理，可使纤维素纳米纤维在灌浆材料中分散更充分，进而与聚氨酯进行充分复合。

(3)聚氨酯-胶体纳米二氧化硅复合

胶体纳米二氧化硅与聚氨酯进行复合试验所需材料包括：异氰酸酯、多元醇、胶体纳米二氧化硅、催化剂、硅烷类偶联剂、扩链剂等。

将不同质量占比的胶体纳米二氧化硅与多元醇混合后均匀搅拌5～10min，作为A组分，经异氰酸酯作为B组分，试验过程中将A组分、B组分、催化剂、扩链剂、硅烷类偶联剂同时添加至反应容器中并于室温20～30℃环境中进行搅拌，搅拌5～10分钟后得聚氨酯-胶体纳米二氧化硅复合材料。

(4)聚氨酯-不饱和聚酯树脂复合

不饱和聚酯树脂与聚氨酯进行复合试验所需材料包括：异氰酸酯、多元醇、不饱和聚酯树脂、催化剂、硅烷类偶联剂、扩链剂等。

将异氰酸酯、多元醇、硅烷类偶联剂混合后搅拌5～10min，获得聚氨酯溶液，取不同质量占比的不饱和聚酯树脂，并将不饱和聚酯树脂、扩链剂、催化剂加入到聚氨酯溶液中进行搅拌，搅拌5～10min后得聚氨酯-不饱和聚酯树脂复合材料。

(5)聚氨酯-聚酰胺纤维复合

聚氨酯纤维与聚氨酯进行复合试验所需材料包括：聚氨酯、聚酰胺纤维800～1000目、乙醇、蒸馏水。

取聚酰胺纤维，使用乙醇清洁聚酰胺纤维表面的杂物，随后用新鲜蒸馏水冲洗以除去过量的乙醇，并在50℃的真空烘箱中干燥，去除乙醇和水。之后将聚酰胺纤维在室温下用功率为50w、压力为1atm、速度为8mm/s的空气等离子体进行处理，提高其附着能力。最后将处理好的聚酰胺纤维加入到聚氨酯中进行搅拌，搅拌30min，混合均匀后得聚氨酯-聚酰胺纤维复合材料。

(6)聚氨酯-橡胶复合

橡胶与聚氨酯进行复合试验所需材料包括：氟橡胶粉末(粒径≤200μm)、异氰酸酯、多元醇、催化剂、硅烷类偶联剂、扩链剂等。

将不同质量占比(5％～30％)的氟橡胶粉末添加至多元醇中进行搅拌，搅拌5～10min后加入异氰酸酯、催化剂、扩链剂、硅烷类偶联剂，并继续搅拌3～5min，获得聚氨酯-橡胶复合材料。

步骤S103，将复合后的材料养护至完全固结，制作此复合材料的多个试块，试块的空间形状和尺寸与纯聚氨酯试块相同，包括但不限于圆柱体、立方体、球体、工字型，将试块养护成型；

步骤S104，对复合材料试块和纯聚氨酯试块进行相同的物理力学试验，包括但不限于单轴压缩试验、三轴压缩试验、剪切试验、拉伸试验，获取复合材料试块和纯聚氨酯试块的力学参数值，掌握该化学材料与聚氨酯进行复合后的复合材料力学性能；

步骤S105，分别对其他化学材料重复步骤S101～S104，统计整理各项试验数据，掌握单一化学材料与聚氨酯进行复合后的力学性能变化规律；

步骤S2，多种化学材料与聚氨酯共同进行复合：根据单一化学材料与聚氨酯进行复合后的力学性能变化规律，计算并选取多种化学材料与聚氨酯共同进行复合的组分配比，研发多组不同配比的复合灌浆材料并进行编号，分别检测各组复合灌浆材料的粘性、密度、酸碱性等指标，待各组复合灌浆材料养护至完全固结后，分别制作各组复合灌浆材料试块，对各组试块开展多种物理力学试验，获取各组复合灌浆材料固结试块的力学参数值；

在步骤S2中，将多种化学材料与聚氨酯共同进行复合，研发多组不同配比的复合灌浆材料并获取各组复合灌浆材料力学参数值的具体过程为：

步骤S201，根据步骤S1掌握的单一化学材料与聚氨酯进行复合后的力学性能变化规律，分别选取每组材料最优力学性能对应的配比或配比范围，可根据几个主要的力学指标进行选取，如抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量；

步骤S202，根据步骤S201确定每组材料最优力学性能对应的配比或配比范围，通过计算选取多种化学材料与聚氨酯共同进行复合的组分配比，充分混合各种化学材料，配制多组不同配比的复合灌浆材料并分别进行编号；

步骤S203，分别检测各组复合灌浆材料的物理特性指标，包括但不限于利用粘度测试仪测试复合灌浆材料的粘度，利用密度计测试复合灌浆材料的密度，利用pH测试仪检测复合灌浆液体的酸碱性等，判断复合灌浆材料的流动性和粘性等特性指标；

步骤S204，待各组复合灌浆材料养护至完全固结后，分别制作各组复合灌浆材料所对应的试块，可根据试验需求，制作不同空间形状和尺寸的试块，包括但不限于圆柱体、立方体、球体、工字型，将试块养护成型；

步骤S205，对各组试块开展多种物理力学试验，包括但不限于单轴压缩试验、三轴压缩试验、剪切试验、拉伸试验，统计并分析各组试验数据，获取各组复合灌浆材料固结试块的力学参数值；

步骤S3，观察复合灌浆材料的加固效果：根据各组复合灌浆材料固结试块的力学参数值，从中选取2～3组性能表现优良的复合灌浆材料，对各组复合灌浆材料均按照不同的质量配比进行制备，如单一化学材料分别占复合灌浆材料总质量的5％、10％、15％、20％、25％、30％，其它化学材料随着该材料质量配比的变化而变化，将制备好的复合灌浆材料分别对裂隙岩体进行注浆加固试验，待注浆加固并养护完成后，对加固后的岩体进行取样开展物理力学试验，获取其力学参数值，结合物理力学试验后的破坏面和加固过渡区的宏微观特征，分析复合灌浆材料对裂隙岩体的加固效果；

在步骤S3中，采用复合灌浆材料对裂隙岩体进行注浆加固试验并观察复合灌浆材料加固效果的具体过程为：

步骤S301，采样含裂隙网络的天然岩体试样，或利用级配良好的碎石模拟裂隙环境，或利用3D打印技术模拟岩体裂隙，根据各组复合灌浆材料固结试块的力学参数值，从中选取2～3组性能表现优良的复合灌浆材料，对各组复合灌浆材料均按照不同的质量配比进行制备，并利用注浆工具将其灌注到岩体裂隙中并进行养护；

步骤S301中，获取岩体裂隙的具体内容包括:

(1)采样含有裂隙网络的天然岩体试样

采样含有裂隙网络的天然岩体试样，使用注浆设备对其进行注浆加固并进行养护，待养护完成后对其进行机械加工获得加固试样，试样可根据试验要求加工成不同的空间形态。

(2)利用级配良好的碎石模拟裂隙环境

取不同粒径大小的岩石并对其进行筛分，获得不同粒径大小的岩石若干。根据试验需求，计算不同粒径大小的岩石所占比例，获取级配良好的碎石颗粒，将其均匀混合至反应容器中模拟岩体裂隙环境，之后使用注浆设备对其进行注浆加固并养护成型。

(3)3D打印模拟岩体裂隙

根据试验需求设计岩体裂隙的分布特征如裂隙产状概率分布、裂隙尺寸概率分布、裂隙隙宽概率分布、裂隙密度等，之后利用计算机建模软件建立岩体裂隙的三维数字模型，将建立完成的三维数字模型进行切片处理，选择合适的打印材料和打印设备进行3D打印工作，此处要求打印材料能够模拟真实岩体，从而获得多个相同的含有裂隙网络的打印模型，取其中一个打印模型进行力学试验，获取打印模型的力学参数，以便对加固效果进行评价，之后使用注浆设备对各个打印模型进行注浆加固，并养护成型。

步骤S302，对注浆加固并养护完成后的岩体进行取样，对试样开展物理力学试验以检测其力学性能，包括但不限于单轴压缩试验、三轴压缩试验、剪切试验、冻融试验、声波测试，试验种类可根据实际需求和试验条件而定，获取注浆加固后岩体的力学参数值；

具体地，相关物理力学试验的开展应满足相关规范要求，可参考《工程岩体试验方法标准GB/T 50266-2013》等相关文件，后续如有更新，应按照最新的规范要求执行；

步骤S303，选取试验后试样破坏面的一部分，利用扫描电子显微镜对破坏面和加固过渡区进行微观观察，获取破坏面和加固过渡区的微观图像，观察破坏面的特征，包括但不限于破坏面的出现位置、粗糙度、颗粒形状和均匀程度，以及粘结过渡区的宏微观特征，结合注浆加固后岩体的力学参数值，分析复合灌浆材料与裂隙岩体的粘结程度，分析加固效果。

步骤S4，选取加固效果最佳的一组复合灌浆材料，将该组复合灌浆材料的各组分配比确定为新型复合灌浆材料的最佳配比。

进一步地，在步骤S4中，最佳加固效果是指复合灌浆材料能够达到某些力学性能要求，注浆加固效果能够满足实际工程需要，如注浆加固后的岩体拥有较高的抗压强度，或抗渗性、抗剪强度等力学参数指标能够满足工程实际需求。

本发明提供了一种用于裂隙岩体加固的新型复合灌浆材料最佳配比获取方法，能够获取一种新型化学复合灌浆材料的各组分最佳配比，从而配制出性能优良的复合灌浆材料，对裂隙岩体进行有效加固。同时本方法能够充分融合各组分的优点，取长补短，弥补聚氨酯灌浆材料的力学性能不佳以及反应放热大等缺点，改性聚氨酯灌浆材料，提高含裂隙工程岩体的抗压强度、抗剪强度、抗渗性能等力学性能，获得良好的加固效果，增强岩体稳定性，满足实际工程需要。

凡是本发明中的复合材料能够满足实际工程需求或试验要求的情况均应包含于本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。