地下工程水害的防治不僅對(duì)地下工程自身和工人的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義,而且對(duì)于國(guó)家資源的充分開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展有著極其重要的意義。注漿法作為一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的技術(shù),是我國(guó)地下工程水害防治的一種重要方法。因此,系統(tǒng)研究動(dòng)水作用下漿液在裂隙煤—巖體中的擴(kuò)散機(jī)制和封堵機(jī)理,并將理論成果應(yīng)用于工程實(shí)際,具有重要的價(jià)值。本文通過(guò)理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值模擬等方法,對(duì)動(dòng)水注漿的封堵機(jī)理和擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行了深入的研究,主要開展了以下方面的研究:1、基于賓漢流體的本構(gòu)關(guān)系,建立單一裂隙動(dòng)水注漿多因素運(yùn)移模型。根據(jù)注漿過(guò)程中漿液的受力特征,利用流體質(zhì)量守恒方程和運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行理論推導(dǎo),建立考慮多因素的動(dòng)水注漿模型,分析漿—水兩相流場(chǎng)中漿液的擴(kuò)散半徑、擴(kuò)散形態(tài)與注漿時(shí)間、注漿壓力、注漿材料特性參數(shù)等因素之間的關(guān)系,為煤—巖體裂隙漿—水運(yùn)移擴(kuò)散行為研究奠定理論基礎(chǔ)。2、多功能動(dòng)水注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)研發(fā)與應(yīng)用。自主設(shè)計(jì)研發(fā)一套綜合試驗(yàn)平臺(tái),包含裂隙模擬系統(tǒng),動(dòng)水水源系統(tǒng),注漿系統(tǒng),水流速度、壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),模擬粗糙結(jié)構(gòu)面裝置,試驗(yàn)框架系統(tǒng),漿液流動(dòng)可視化裝置等。通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)與理論研究相結(jié)果結(jié)合,研究并記錄在不同注漿壓力、水流速度、注漿材料、裂隙開度等試驗(yàn)條件下的注漿效果以及漿液的擴(kuò)散機(jī)制。3、不同注漿因素與注漿效果的試驗(yàn)研究。通過(guò)試驗(yàn)手段,重點(diǎn)分析水泥漿液在不同水灰比、不同注漿壓力下對(duì)注漿效果的影響,觀察純水泥漿液(不同水灰比)在模擬裂隙中不同試驗(yàn)條件下的擴(kuò)散規(guī)律;在不同開度的條件下進(jìn)行試驗(yàn),比較各個(gè)情況下的注漿效果及漿液擴(kuò)散規(guī)律;研究水泥漿液析水分層現(xiàn)象;研究并分析投放骨料降低動(dòng)水流速的工藝方法。4、結(jié)合理論推導(dǎo)與室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果,采用FLUENT流體力學(xué)軟件,使用軟件多相流模型中的VOF模型,模擬和分析在漿—水兩相流體場(chǎng)中,水泥漿液的擴(kuò)散形態(tài)、規(guī)律以及不同注漿條件下的流場(chǎng)細(xì)部規(guī)律等,并將模擬得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD745.2
【部分圖文】：

某隧道在施工過(guò)程中，先后發(fā)生了多次大型突水，瞬時(shí)涌水量堪稱世界鐵造成的人員死亡和經(jīng)濟(jì)損失達(dá)千萬(wàn)元；滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼涝谕ㄟ^(guò)大次大型涌泥災(zāi)害，處置耗費(fèi)數(shù)千萬(wàn)元，并且工期延誤了兩年。據(jù)不完全統(tǒng)建設(shè)，由于各項(xiàng)工程災(zāi)害造成的損失中，突涌水災(zāi)害排名第一位。在礦山行國(guó)煤田分布廣，成煤時(shí)期多，賦存狀態(tài)差異性大，煤礦水文地質(zhì)條件十分建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，地面水和地下水通過(guò)裂隙、斷層、塌陷區(qū)等各種渠道透水事故時(shí)有發(fā)生[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有 27.5%的重點(diǎn)礦井受到各種水害的化了礦井的生產(chǎn)條件，增加了生產(chǎn)成本，造成淹井、人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失故。2006 年 5 月 31 日，陜北煤田檸條塔煤礦 1#副斜井掘進(jìn)到 665m 時(shí)， 12m 的井筒巷道底板出現(xiàn)涌水，涌水量逐漸增加，至 2006 年 6 月 7 日，400m3/h（泵功率值，估計(jì)實(shí)際抽水量不大于 400m3/h），水位在+1129m 左見圖 1.1。2010 年 3 月 28 日，山西王家?guī)X煤礦發(fā)生一起透水事故，153 人15 人獲救，38 人遇難；2011 年以來(lái)，發(fā)生了 4 起重大水害事故，造成 69 人13 上半年突水事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，就發(fā)生 5 起突水事故，造成 26 人死亡， 5 人，礦井水害防治已成為煤礦安全生產(chǎn)和科研中的一大難題。

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文為δ，漿液黏度為μ，孔內(nèi)漿液壓力為 Pc，漿液在平面裂隙中流動(dòng)，圖 1.2（a）。從中取出流體單元，圖 1.2（b），受到法向應(yīng)力 P、剪切應(yīng)力τ的作用。若不計(jì)速度變化影響，則沿單元中心徑向軸方向的各個(gè)分力之和為零，即 0212 zrrrrdzdrzrdrdprrrzpdrdpprzp (1.1)

技術(shù)路線圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 湛鎧瑜;;光滑與粗糙單裂隙動(dòng)水注漿對(duì)比試驗(yàn)[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2014年03期

3 李術(shù)才;孫子正;劉人太;張慶松;韓偉偉;張偉杰;王德明;;基于裂隙動(dòng)水注漿的水泥 水玻璃漿液相界面特征研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年08期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 胡巍;巖體裂隙與管道動(dòng)水注漿漿液擴(kuò)散封堵機(jī)理研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 方良;基于Fluent的裂隙注漿漿液流動(dòng)特性研究[D];河南理工大學(xué);2014年

2 梁敏;基于Fluent的粗糙單裂隙水流數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

3 張紅兵;丘陵地區(qū)路基沉陷加固技術(shù)應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2810227