【摘 要】
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岩体裂隙注浆是治理大多数深埋矿井及隧道常年涌突水问题的有效技术方法,但由于岩体裂隙存在状态十分复杂,岩体裂隙注浆理论研究存在诸多不足。其中由于岩体裂隙表面具有不规则的粗糙形态,裂隙在变形过程中粗糙表面凸起部分接触咬合,形成了局部“岛状”低水力开度区,阻碍浆液扩散与胶凝过程,然而目前对此类“岛状”低水力开度的研究十分匮乏,严重制约了岩体裂隙注浆扩散机制的解译与分析。针对当前深部高应力地区,裂隙面变形
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岩体裂隙注浆是治理大多数深埋矿井及隧道常年涌突水问题的有效技术方法,但由于岩体裂隙存在状态十分复杂,岩体裂隙注浆理论研究存在诸多不足。其中由于岩体裂隙表面具有不规则的粗糙形态,裂隙在变形过程中粗糙表面凸起部分接触咬合,形成了局部“岛状”低水力开度区,阻碍浆液扩散与胶凝过程,然而目前对此类“岛状”低水力开度的研究十分匮乏,严重制约了岩体裂隙注浆扩散机制的解译与分析。针对当前深部高应力地区,裂隙面变形过程中咬合作用强烈,常导致局部凸起闭合后形成“岛状”低水力开度区,对裂隙面的水力性质具有显著控制作用,注浆是深埋碎裂岩体加固与防渗的重要技术手段。本文以金川矿区原生及工程水文地质条件为工程研究背景,研发并成功制作了模拟岩体裂隙注浆的模型试验平台及压力监测系统,以室内模型试验和数值模拟为研究手段,研究了在动水环境下浆液扩散规律,得出了以下主要研究成果:1.论述了金川矿区原生及工程水文地质条件,分析了深部高应力地区应力场和渗流场条件,为注浆工程施工及研究提供了基础参考资料。2.针对金川矿区深部碎裂岩体裂隙基本特征和岩体裂隙注浆浆液扩散模型的分析。研发了模拟岩体裂隙注浆的模型试验平台及压力监测系统。该装置能够最大程度的模拟真实岩体裂隙面条件,可自主调节、反复使用并满足多种试验目的。3.根据模拟岩体裂隙注浆模型试验平台及压力监测系统设计概念,制作了大尺寸裂隙模拟试验平台物理模型,进行了在动水环境下的注浆浆液扩散研究。4.采用COMSOL Multiphysics软件进行了室内试验对比数值模型模拟,分析了在动水环境下光滑单一裂隙浆液扩散。5.在动水环境下单一裂隙注浆的基础上,使用COMSOL Multiphysics软件进一步建立含“岛状”低水力开度单裂隙模型,开展了在动水环境下浆液扩散数值模拟研究。对比分析了光滑和含“岛状”低水力开度单裂隙注浆过程中的顺水流方向扩散半径、渗流速度和渗流压力,研究了物理力学开度、水流流速、注浆速率、“岛状”低水力开度区域有效半径等因素对浆液扩散的影响程度。图[57]表[10]参考文献[97]
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