多因素影響下裂隙滲流規(guī)律及注漿擴散機理試驗研究.pdf

1、劈裂裂紋對應工程中的拉裂隙，工程中張拉裂隙是主要的過水通道之一，比完整巖塊高幾個數(shù)量級，因此研究其在多因素影響下的滲流規(guī)律對確定巖體拉裂紋區(qū)域滲流至關重要。為此本文采用ELE巖石滲透儀對劈裂砂巖進行裂隙滲流試驗，采用基于CAD-ANSYS接口程序、ANSYS蒙皮技術，ArcGIS聯(lián)合建模計算劈裂面面積等方法，試驗研究不同應力條件下，劈裂面面積、跡線長度、進出口長度、結構面粗糙度、應力路徑等多因素共同影響下的裂隙滲流規(guī)律；自主研發(fā)了空間多

2、角度裂隙滲流可視化試驗裝置，采用面結構三維掃描儀獲取裂隙表面三維特征，從可視化角度進一步研究結構面粗糙度、裂隙接觸面積等對裂隙滲流的影響，并得到如下研究成果：
　　多因素對裂隙滲流規(guī)律的影響試驗研究：
　　1)推導出法向應力恒定條件下，滲流量與法向應力、滲透壓間關系式此處為公式省略，解決了現(xiàn)有僅從σz或σw單一應力方面描述滲流規(guī)律的不足；
　　2)首次引入裂面表面特征參數(shù)λ1、λ2，描述過流面面積、JRC、跡線長度、進

3、出口長度差等多因素共同作用下的滲流規(guī)律；
　　3)根據(jù)法向應力對滲流量的降幅程度，提出了高效控滲臨界點和有效控滲臨界點，作為預應力錨桿等工程加壓止?jié)B的壓力評判標準；
　　4)推導出裂隙滲流參數(shù)轉化為孔隙介質(zhì)滲流參數(shù)的滲透系數(shù)此處為公式省略，提高裂隙巖體的孔隙介質(zhì)滲流分析的準確性。
　　裂隙滲流可視化試驗研究：
　　1)自主研發(fā)了空間多角度裂隙滲流可視化試驗裝置，進行裂隙滲流和注漿試驗；利用三維掃描儀得到裂隙面三維

4、形態(tài)數(shù)據(jù)，基于相對起伏度概念獲得裂隙面粗糙度精確JRC值，并利用該JRC值得到裂隙面二維粗糙度云圖，為滲流優(yōu)勢路徑分析提供基礎；
　　2)得出空間多傾角下滲流擴散面積比關系式此處為公式省略，確定滲流優(yōu)勢路徑范圍，并發(fā)現(xiàn)低粗糙區(qū)域是滲流的主要過流路徑；
　　3)發(fā)現(xiàn)裂隙傾角增加裂隙滲流真空加速效應，解釋了滲流擴散區(qū)域會隨傾角增大而減小現(xiàn)象；
　　4)發(fā)現(xiàn)水泥漿液擴散范圍比裂隙滲流擴散范圍小3％現(xiàn)象，原因在于水泥漿的運動粘