巖溶管道涌水注漿封堵機理研究及配套注漿裝備研發(fā).pdf

1、隨著注漿在理論、工藝和材料等方面的發(fā)展，注漿在隧道突涌水治理工程中的應(yīng)用愈加廣泛。但巖溶管道型突涌水因其流量高、流速快的特點，管道內(nèi)多為紊流流場，現(xiàn)行注漿理論多基于層流、達西定律展開，相應(yīng)注漿封堵理論對管道流并不適用。同時，在工程實踐過程中，選擇漿材、確定注漿參數(shù)、實施注漿工程等等一般是依據(jù)相似工程來確定，難免使工程的實施帶有一定的盲目性。因此，本文通過理論分析與室內(nèi)模型試驗相結(jié)合的方法研究了巖溶管道型涌水注漿封堵規(guī)律與機理，研發(fā)了一種

2、適用于流量高、流速快的巖溶管道型突涌水災(zāi)害的大流量注漿泵，具體研究成果如下:
　　(1)將巖溶涌水劃分為五種不同類型，明確巖溶管道涌水具備涌水量大、流速快、治理較難的特點。同時，提出特定條件下的水泥漿液的堆積速度問題是能否產(chǎn)生有效封堵的關(guān)鍵，討論了單一顆粒的動水啟動條件和漿體整體的堆積流速理論。
　　(2)研發(fā)了可視化的巖溶管道注漿模擬系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同管道直徑、動水流速、注漿參數(shù)條件的巖溶管道注漿模擬試驗，能夠?qū)崟r記

3、錄漿液在動水注漿過程中的擴散形態(tài)、壓力變化、動水流量變化等參數(shù)。
　　(3)開展不同管徑下的注漿封堵正交試驗研究，選取注漿前后流量變化比、漿液留存高度占比、漿液的逆向擴散距離三種封堵評價標準進行極差分析，分析發(fā)現(xiàn)不同管徑下的動水封堵的主要控制因素;并研究了動水流速、注漿流量、水灰比等因素對注漿封堵效果的影響規(guī)律和原因。
　　(4)提取了試驗中四種典型動水流量變化曲線圖分析:在注漿前動水流量基本保持穩(wěn)定;在注漿過程中由于注漿壓

4、力的存在，動水流量迅速下降，且在注漿過程中動水流量變化劇烈;停止注漿后動水流量逐漸回升，但要小于初始動水流量。隨著各因素的變化，動水注漿三個階段會產(chǎn)生明顯的不同。同時，研究了動水流速變化情況下，漿液運動狀態(tài)變化規(guī)律，提出以漿液的堆積速度判定是否起到封堵效果。分析了兩種管路中漿液堆積高度隨動水流速的變化規(guī)律。
　　(5)結(jié)合巖溶管道型涌水注漿封堵機理，對大流量注漿泵進行了整體方案設(shè)計，并提出了局部的管路優(yōu)化設(shè)計方案，進行管道損失計算