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单一椭圆形岩石裂隙渗透注浆模拟试验研究

作　者: 李华茂
导　师: 梁为民
学　校: 河南理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 椭圆形裂隙注浆参数模拟试验
分类号: O346.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 89次
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内容摘要

由于岩体裂隙的隐蔽性和复杂性,致使对岩体注浆的研究,无论在注浆理论方面还是在模拟试验方面,进展都比较缓慢。迄今为止,岩体注浆模拟试验研究主要限于单裂隙,而且裂隙宽度不变,大多没有考虑裂隙面本身的构造复杂性,如粗糙性、弯曲性等。这种裂隙模型与实际裂隙相差很大,没有考虑裂隙面的构造性对浆液扩散规律的影响。天然裂隙的宽度是变化的,甚至局部裂隙面相互接触。因此,在进行岩体注浆模拟试验研究时,应该建立一个更接近实际的裂隙模型,把裂隙面的构造性影响考虑进去。本文根据格里菲斯的研究,把岩体裂隙的形状看做椭圆形,尝试以椭圆形的裂隙为裂隙模型,进行岩体注浆模拟试验。在注浆模拟试验中,体现了裂隙面的构造性对岩体注浆规律的影响。为了进行课题研究,研制了椭圆形裂隙注浆模拟试验装置,试验装置具有椭圆形裂隙的制作,浆液粘度的测量,扩散距离、注浆量的检测等功能,能够实现裂隙岩体模拟注浆。在此试验装置上,进行了一系列的水泥浆液注浆模拟试验。试验结果表明,浆液扩散距离和注浆量二者都受到裂隙宽度、注浆压力、水灰比、注浆时间等注浆参数不同程度的影响,水灰比对注浆量、浆液扩散距离影响最大,其次是裂隙宽度、注浆压力,注浆时间对注浆量、浆液扩散距离影响最小。注浆量、浆液扩散距离关于水灰比的增长率是逐渐提高的,关于裂隙宽度、注浆压力、注浆时间的增长率是逐渐降低的。以便为注浆工程设计、预测注浆效果和现场注浆施工提供参考。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
1 绪论  7-18
  1.1 注浆技术的发展  7-9
  1.2 岩体注浆技术研究现状  9-16
    1.2.1 岩体注浆理论的研究现状  9-10
    1.2.2 注浆模拟试验的研究现状  10-13
    1.2.3 岩体注浆数值模拟的研究现状  13
    1.2.4 注浆工艺的研究现状  13-15
    1.2.5 岩体注浆技术的发展方向  15-16
  1.3 研究问题的提出  16
  1.4 研究内容与研究方法  16-17
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.4.2 研究方法  17
  1.5 课题研究的意义  17-18
2 水泥浆液的流变性研究  18-31
  2.1 浆液流变性及分类  18-19
  2.2 水泥浆液的流变性  19-21
    2.2.1 牛顿流体  20
    2.2.2 宾汉姆流体  20
    2.2.3 影响水泥浆液流变性的因素  20-21
  2.3 水泥浆液流变性的研究  21-27
    2.3.1 水灰比对粘度的影响试验  21-24
    2.3.2 水灰比对扩散直径的影响试验  24-26
    2.3.3 水灰比对凝聚力的影响试验  26-27
  2.4 水泥浆液可灌性的研究  27-30
    2.4.1 细度对灌入能力的影响  27-28
    2.4.2 水泥细度的检测  28-30
  2.5 本章小结  30-31
3 试验装置的设计与加工  31-43
  3.1 试验装置的设计  31-32
  3.2 试验装置的制作  32-40
    3.2.1 输浆系统的加工  32-33
    3.2.2 椭圆形裂隙模拟装置的制作  33-40
  3.3 试验浆液的选择  40-41
  3.4 试验装置的功用及特点  41-42
    3.4.1 试验装置的功能  41-42
    3.4.2 试验装置的特点  42
  3.5 本章小结  42-43
4 注浆试验研究  43-80
  4.1 试验设计方法  43-46
    4.1.1 正交设计法及其特点  43-44
    4.1.2 均匀设计法及其特点  44-45
    4.1.3 正交设计法和均匀设计法的比较  45-46
  4.2 基于均匀设计法的试验设计  46-49
    4.2.1 试验因素及水平  46-47
    4.2.2 试验安排  47-49
  4.3 试验原理及试验流程  49-52
    4.3.1 试验原理  49
    4.3.2 试验步骤  49-52
  4.4 试验结果及分析方法  52-54
    4.4.1 试验结果  52
    4.4.2 试验数据处理的数学模型  52-54
  4.5 试验结果分析  54-78
    4.5.1 浆液扩散距离及其影响因素分析  54-66
    4.5.2 注浆量及其影响因素分析  66-77
    4.5.3 注浆参数对注浆效果影响的综合分析  77-78
  4.6 本章小结  78-80
5 浆液扩散过程的仿真研究  80-89
  5.1 Matlab 简介  80-81
  5.2 注浆过程的动态仿真  81-82
  5.3 试验因素的仿真研究  82-87
    5.3.1 裂隙宽度的仿真研究  82-84
    5.3.2 注浆压力的仿真研究  84-86
    5.3.3 水灰比的仿真研究  86-87
  5.4 本章小结  87-89
6 结论与展望  89-91
  6.1 结论  89-90
  6.2 展望  90-91
参考文献  91-95
附录Ⅰ 公开发表的学术论文及参与的项目  95-96
致谢  96

单一椭圆形岩石裂隙渗透注浆模拟试验研究

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