本文關(guān)鍵詞：透明裂隙介質(zhì)注漿擴(kuò)散機(jī)理試驗(yàn)研究

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【摘要】：地下工程突水大都與巖體斷層和裂隙有關(guān)。斷層、裂隙都有一定的開(kāi)度及延展性,由此所形成的地層空隙往往會(huì)成為導(dǎo)水優(yōu)勢(shì)通道。注漿技術(shù)作為一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)、適用性廣的工程技術(shù),已成為突水災(zāi)害防治和預(yù)防的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文采用室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法,以野外裂隙發(fā)育特性為研究基礎(chǔ),以注漿技術(shù)的工程實(shí)踐及理論研究認(rèn)識(shí)為依據(jù),對(duì)巖體裂隙介質(zhì)突水災(zāi)害進(jìn)行地質(zhì)模型概化,利用透明土技術(shù)的實(shí)時(shí)、可視化、無(wú)損、無(wú)人工干擾等觀測(cè)優(yōu)點(diǎn),組建了基于透明土技術(shù)的粗糙平板單裂隙試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)與基于透明土技術(shù)的巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)。結(jié)合理論分析分別對(duì)兩種流體的漿液與模擬裂隙作用機(jī)理、粗糙平板單裂隙注漿效果及擴(kuò)散理論模型、巖體網(wǎng)絡(luò)裂隙注漿效果及擴(kuò)散理論模型等進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下:(1)以重慶巫山地區(qū)三疊系巴東組泥巖、泥灰?guī)r及嘉陵江組灰?guī)r為例,進(jìn)行了巖體裂隙測(cè)量和發(fā)育特征的分析研究。主要研究了裂隙的發(fā)育、充填與粗糙度等特點(diǎn)。應(yīng)用分形維數(shù)的方法進(jìn)行野外裂隙粗糙度的判別。根據(jù)謝和平的公式所得到的六張圖像中分維數(shù)對(duì)應(yīng)的JRC值取值在9~23之間,與Barton標(biāo)準(zhǔn)曲線有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了考慮到起伏度對(duì)裂隙JRC值的影響,提出分形維數(shù)D與起伏度綜合控制JRC的理論公式,經(jīng)計(jì)算裂隙的粗糙度JRC值基本在0~20之間變化,精確度滿足要求。(2)利用透明土技術(shù)進(jìn)行了牛頓流體在巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)中滲透擴(kuò)散的特性研究。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得到流體擴(kuò)散半徑與擴(kuò)散時(shí)間的擬合公式。擬合公式與馬格(Maag)球形擴(kuò)散滲透理論公式有一定的相似性。可知,牛頓流體在裂隙巖體網(wǎng)絡(luò)中滲透已表現(xiàn)出類似在砂土孔隙滲透擴(kuò)散的特點(diǎn),故而裂隙充填物對(duì)裂隙滲流特性的改造作用顯著。(3)利用透明土技術(shù)完成了含充填物的粗糙平板單裂隙賓漢姆漿液注漿正交試驗(yàn)。由正交試驗(yàn)的極差分析結(jié)果可知,三種因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的主次順序?yàn)樽{壓力動(dòng)水流速漿液凝膠時(shí)間。通過(guò)各因素的直觀分析圖及方差分析表,可知注漿壓力是影響漿液擴(kuò)散效果的最主要因素,其在α=0.05,α=0.10水平下均顯著,而動(dòng)水流速和漿液凝膠時(shí)間對(duì)擴(kuò)散距離的影響不顯著。(4)含充填物的粗糙平板單裂隙賓漢姆漿液注漿正交試驗(yàn)中漿液的擴(kuò)散形態(tài)根據(jù)其形態(tài)變化規(guī)律分為兩大類型,近圓狀擴(kuò)散及順?biāo)魃嘈螖U(kuò)散。其中近圓狀擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散邊界的平整度可以分為邊緣鋸齒狀擴(kuò)散和邊緣平滑型擴(kuò)散。近圓形鋸齒狀擴(kuò)散型集中出現(xiàn)在注漿壓力較低水平、漿液膠凝時(shí)間較高水平的注漿條件下,與動(dòng)水流速水平相關(guān)性不大。近圓形平滑型擴(kuò)散集中出現(xiàn)在動(dòng)水流速較低水平、漿液膠凝時(shí)間較低水平的注漿條件下,與注漿壓力水平相關(guān)性不大。順?biāo)魃嘈螖U(kuò)散形態(tài)集中出現(xiàn)在較高的注漿壓力水平及較高的動(dòng)水流速試驗(yàn)條件下,與漿液凝膠時(shí)間水平的相關(guān)性不大。(5)通過(guò)對(duì)含充填物的粗糙平板單裂隙賓漢姆漿液注漿正交試驗(yàn)中漿液的填充狀態(tài)的總結(jié),漿液擴(kuò)散結(jié)果有分區(qū)型與不分區(qū)型之分。其中漿液擴(kuò)散分區(qū)型中根據(jù)漿液的凝固特征可以進(jìn)一步劃分為漿液二分區(qū)型,漿液三分區(qū)型及漿液剪裂型。另外,根據(jù)測(cè)壓孔曲線的形態(tài)特征,可將試驗(yàn)結(jié)果大致分為三類,“響應(yīng)跟隨型”孔壓曲線,“欲揚(yáng)先抑型”孔壓曲線,“先揚(yáng)后抑型”孔壓曲線。其呈現(xiàn)出不同特征的主要原因?yàn)樽{壓力的差異以及漿液最終凝固區(qū)域范圍的不同導(dǎo)致模型內(nèi)部滲流場(chǎng)的差異。(6)依據(jù)立方定律推導(dǎo)思路,基于注漿量守恒原則,分別對(duì)光滑無(wú)充填平板單裂隙牛頓流體注漿擴(kuò)散、粗糙含充填物的平板單裂隙牛頓流體注漿擴(kuò)散、光滑無(wú)充填平板單裂隙賓漢姆流體注漿擴(kuò)散和粗糙含充填物的平板單裂隙賓漢姆流體注漿擴(kuò)散四種試驗(yàn)條件下的擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了數(shù)學(xué)模型,給出了注漿時(shí)間與注漿擴(kuò)散半徑的理論公式。(7)利用透明土技術(shù)結(jié)合石英立方塊體完成了含充填物的巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)注漿試驗(yàn)。漿液在底面的擴(kuò)散大部分時(shí)間是近似于圓形,與在無(wú)充填的裂隙網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散有明顯的差異。由此可知石英砂的填充物對(duì)裂隙的滲流特性有明顯影響。試驗(yàn)得到的漿液擴(kuò)散半徑為4.087 cm,根據(jù)速寶玉推導(dǎo)的擴(kuò)散公式所得計(jì)算結(jié)果為4.586 cm,有一定的可比性。
【關(guān)鍵詞】：透明介質(zhì) 巖體裂隙 化學(xué)注漿 擴(kuò)散機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU943
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-21
• 變量注釋表21-24
• 1 緒論24-36
• 1.1 研究背景及意義24-25
• 1.2 注漿技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-31
• 1.3 透明土國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31-33
• 1.4 研究?jī)?nèi)容、方法和技術(shù)路線33-36
• 2 巖體裂隙的工程地質(zhì)特性研究36-53
• 2.1 裂隙的產(chǎn)狀36-40
• 2.2 裂隙的發(fā)育規(guī)模40-42
• 2.3 裂隙的充填率42
• 2.4 裂隙的粗糙度42-52
• 2.5 本章小結(jié)52-53
• 3 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方案53-70
• 3.1 流體材料53-56
• 3.2 模擬裂隙介質(zhì)材料56-58
• 3.3 透明土材料58-62
• 3.4 試驗(yàn)方案62-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 4 巖體裂隙介質(zhì)可灌注性及牛頓流體滲流特性研究70-88
• 4.1 巖體裂隙介質(zhì)可灌注性理論70-73
• 4.2 單一粗糙平板裂隙牛頓流體漿液滲流特性73-84
• 4.3 含充填物的巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流特性84-87
• 4.4 本章小結(jié)87-88
• 5 含充填物的粗糙平板單裂隙注漿試驗(yàn)研究88-125
• 5.1 含充填物的粗糙平板單裂隙注漿試驗(yàn)88-106
• 5.2 漿液擴(kuò)散分區(qū)及擴(kuò)散路徑特征106-111
• 5.3 注漿壓力及孔壓監(jiān)測(cè)曲線111-117
• 5.4 含充填物的粗糙平板單裂隙注漿擴(kuò)散機(jī)理分析117-123
• 5.5 本章小結(jié)123-125
• 6 含充填物的巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)注漿試驗(yàn)125-132
• 6.1 巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)注漿試驗(yàn)125-129
• 6.2 分析和討論129-131
• 6.3 本章小結(jié)131-132
• 7 結(jié)論與展望132-135
• 7.1 主要結(jié)論132-133
• 7.2 展望133-135
• 參考文獻(xiàn)135-143
• 作者簡(jiǎn)歷143-145
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集145

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 李化;黃潤(rùn)秋;;巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)JRC定量確定方法研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2014年S2期

2 王秀華;宰金珉;蔣剛;陳亞?wèn)|;;用于透視土體內(nèi)部變形的透明材料的研究[J];常州工學(xué)院學(xué)報(bào);2008年S1期

3 李華茂;黃小廣;梁為民;何紅生;房玉中;;橢圓形裂隙中滲透注漿擴(kuò)散規(guī)律的研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年05期

4 楊書申;邵龍義;;MATLAB環(huán)境下圖像分形維數(shù)的計(jì)算[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

5 郝哲,王介強(qiáng),劉 斌;巖體滲透注漿的理論研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2001年04期

6 楊米加,賀永年,陳明雄;裂隙巖體網(wǎng)絡(luò)注漿滲流規(guī)律[J];水利學(xué)報(bào);2001年07期

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本文編號(hào)：975852