基于動水注漿試驗與數(shù)值模擬的動水注漿壓力場研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)越來越快的發(fā)展，目前中國的地下工程也越來越多。礦山、隧道、地鐵等新項目不斷發(fā)展，工程中的各種地質(zhì)災(zāi)害也越來越明顯，其中突涌水問題是主要的地質(zhì)災(zāi)害。隨著礦山開挖深度不斷增加，位于我國地質(zhì)過度階段的西部的公路、鐵路隧道的不斷建設(shè)，突涌水災(zāi)害帶來的危害越來越嚴(yán)重，對施工過程中的生命財產(chǎn)安全造成巨大威脅。
　　 地下工程施工過程中發(fā)生的突涌水災(zāi)害復(fù)雜多樣，注漿是有效解決突涌水問題的有效手段之一，但是注漿過程中漿液以及裂隙水產(chǎn)

2、生的壓力會對周圍結(jié)構(gòu)，如襯砌結(jié)構(gòu)，甚至是地上建筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，容易誘發(fā)突涌水成功封堵后的災(zāi)害。因此本文從可視化準(zhǔn)三維動水注漿試驗出發(fā)，基于國內(nèi)外動水注漿壓力理論研究，結(jié)合Fluent和Comsol軟件模擬，分析動水注漿壓力分布，下面對主要內(nèi)容進(jìn)行概括:
　　 (1)建立注漿堵水的數(shù)學(xué)模型，對注漿壓力理論進(jìn)行研究，理解冪律流體及賓漢姆流體本構(gòu)方程、運動模式以及擴(kuò)散理論。本文基于水泥漿流體為冪律流體的假設(shè)，建立

3、數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)模型，在考慮到注漿裂隙粗糙度的基礎(chǔ)上，利用注漿壓力方程對注漿壓力進(jìn)行求解。
　　 漿液隨著擴(kuò)散距離注漿口越來越遠(yuǎn)，同時，注漿壓力也呈現(xiàn)遞減狀態(tài)。而且隨著漿液的擴(kuò)散，注漿壓力減小的速率也逐漸降低。
　　 (2)進(jìn)行可視化準(zhǔn)三維動水注漿試驗。該試驗臺可以進(jìn)行不同條件下的動水注漿試驗，模擬不同注漿參數(shù)的動水下的漿液的擴(kuò)散，并且能夠檢測試驗臺中的壓力、溫度、流速等數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)測漿液的擴(kuò)散過程，可以為動水注漿下的漿液擴(kuò)散

4、以及動水注漿壓力理論研究提供基礎(chǔ)。
　　 試驗中共采用三種不同的注漿材料進(jìn)行試驗，分別為:水泥漿、高分子化合物、化學(xué)漿液。三種材料分別代表不同類型的材料，試驗中，三種材料發(fā)生不同的擴(kuò)散現(xiàn)象。水泥漿發(fā)生充填擴(kuò)散現(xiàn)象，可實現(xiàn)對裂隙的成功封堵;高分子化合物發(fā)生驅(qū)替擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散過程中將裂隙水完全驅(qū)趕出擴(kuò)散區(qū)域;在進(jìn)行化學(xué)漿液擴(kuò)散試驗時，考慮到經(jīng)濟(jì)性，使用的是替代品，并非實際工程中使用的化學(xué)漿液，主要用來觀察物理性質(zhì)相似的化學(xué)漿液的擴(kuò)散