本文關(guān)鍵詞：巖體裂隙潰水潰砂注漿治理模擬試驗(yàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：巖體裂隙突水潰砂問題嚴(yán)重影響著地下工程的安全,注漿治理技術(shù)已成為水砂災(zāi)害防治的關(guān)鍵手段之一。在已有注漿理論和實(shí)踐基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)裂隙動(dòng)水及水砂混合流條件下的注漿封堵效果及相關(guān)理論和技術(shù)研究是非常有必要的。本文通過室內(nèi)模型試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法,進(jìn)行了單裂隙動(dòng)水注漿試驗(yàn)研究,分析了各因素及其組合對(duì)注漿堵水效果、漿液擴(kuò)散、留存封堵、裂隙滲流壓力等影響規(guī)律;研究了粘時(shí)變漿液動(dòng)水裂隙留存封堵過程機(jī)理并提出了堵水判據(jù)。進(jìn)行了模擬裂隙潰砂注漿治理試驗(yàn)初探,建立了可視化裂隙突水潰砂注漿試驗(yàn)平臺(tái),研究了裂隙傾角及寬度對(duì)裂隙潰砂注漿封堵效果的影響及原因。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)分析了粘時(shí)變漿液性能及與模擬裂隙相互作用的力學(xué)關(guān)系。改性脲醛樹脂漿液與裂隙作用過程分為三個(gè)階段:初始階段,固化階段和穩(wěn)定階段;單位面積最大粘結(jié)力隨時(shí)間呈對(duì)數(shù)增大。(2)建立了模擬巖體裂隙動(dòng)水注漿試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),進(jìn)行了巖體單裂隙動(dòng)水注漿封堵試驗(yàn)。光滑平直裂隙動(dòng)水注漿L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果表明,影響注漿堵水效果程度的因素依次為:動(dòng)水流速、裂隙開度、注漿流量和漿液膠凝時(shí)間;根據(jù)堵水率將動(dòng)水注漿堵水效果劃分了六個(gè)等級(jí);注漿過程中動(dòng)水流量變化表現(xiàn)為單峰值遞減型和多峰值波動(dòng)型。研究了不同裂隙因素組合對(duì)注漿堵水效果的影響,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀充填裂隙的注漿堵水效果最優(yōu),規(guī)則平直狀裂隙次之,順?biāo)鞣较虺书_口狀裂隙注漿堵水效果最差,并對(duì)各類型裂隙影響注漿堵水效果原因進(jìn)行了分析。(3)分析了注漿過程中漿液擴(kuò)散圖像,進(jìn)行了動(dòng)水裂隙注漿漿液擴(kuò)散規(guī)律研究。漿液擴(kuò)散封堵分為6種類型:留存完全封堵、留存封堵前緣剪裂、沿側(cè)邊界沖刷通道、切穿漿液沖刷通道、交叉通道沖刷破碎和分區(qū)分層擴(kuò)散底部殘留型;并對(duì)各類型漿液擴(kuò)散距離和擴(kuò)散面積進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)順?biāo)鞣较虺书_口狀裂隙漿液擴(kuò)散沖刷破碎程度較大;網(wǎng)絡(luò)充填裂隙,漿液擴(kuò)散過程基本一致,注漿封堵效果較好。(4)對(duì)粘時(shí)變漿液裂隙動(dòng)水注漿擴(kuò)散模型及機(jī)理進(jìn)行了研究,建立了驅(qū)替擴(kuò)散-留存封堵/沖刷模型。漿液擴(kuò)散分為徑向擴(kuò)散階段、沿側(cè)向邊界擴(kuò)散階段和漿液留存穩(wěn)定階段;注漿穩(wěn)定階段,注漿壓力值受堵水率影響明顯,注漿堵水效果越好注漿壓力越大;裂隙離注漿孔越近的位置滲流壓力值越高,受注漿過程影響越大;基于壓力擴(kuò)散和運(yùn)移擴(kuò)散兩種機(jī)制對(duì)粘時(shí)變漿液擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行了討論;推導(dǎo)了基于賓漢姆流體粘時(shí)變漿液動(dòng)水裂隙擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型。(5)研究了粘時(shí)變漿液裂隙動(dòng)水注漿留存封堵機(jī)理與封堵判據(jù),并建立了數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)脲醛樹脂漿液隨時(shí)間發(fā)生膠凝固化過程把漿液留存封堵過程機(jī)理分為三個(gè)階段:流態(tài)運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散期,充填膠凝阻水期和固化留存封堵期。提出了裂隙注漿成功堵水的三個(gè)條件,對(duì)注漿流量、注漿時(shí)間和漿液總量進(jìn)行了臨界值推導(dǎo);提出了粘時(shí)變漿液裂隙注漿堵水判據(jù),分為直接判據(jù)和條件判據(jù),并分別推導(dǎo)了各個(gè)判據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(6)進(jìn)行了裂隙潰砂注漿治理模擬試驗(yàn)初探。建立了模擬微傾裂隙潰砂注漿治理試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了不同傾角和寬度的裂隙潰砂注漿封堵試驗(yàn),分析了封堵效果及原因;發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)試驗(yàn)條件下裂隙展布寬度對(duì)潰砂臨界角度沒有影響,存在裂隙潰砂注漿封堵的上限角度值;潰砂封堵后持續(xù)注漿轉(zhuǎn)變?yōu)榱严渡皩訚B透注漿,注漿孔附近孔隙水壓力呈增大趨勢(shì);裂隙寬度越小測(cè)得的孔隙水壓力值越高。
【關(guān)鍵詞】：巖體裂隙 動(dòng)水 潰砂 化學(xué)注漿 封堵效果 判據(jù)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD743
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-20
• 1 緒論20-30
• 1.1 研究背景及意義20-21
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-27
• 1.3 研究內(nèi)容27-28
• 1.4 研究方案28-30
• 2 試驗(yàn)材料30-40
• 2.1 注漿材料選擇及性能研究30-34
• 2.2 模擬巖體裂隙材料選擇及可行性分析34-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 3 裂隙動(dòng)水注漿封堵效果及影響因素試驗(yàn)研究40-72
• 3.1 單裂隙動(dòng)水注漿試驗(yàn)平臺(tái)建立40-45
• 3.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與因素水平確定45-51
• 3.3 光滑平直裂隙動(dòng)水注漿堵水效應(yīng)分析51-60
• 3.4 影響堵水效果因素分析60-68
• 3.5 充填及非平直裂隙動(dòng)水注漿堵水效應(yīng)及影響因素分析68-71
• 3.6 本章小結(jié)71-72
• 4 裂隙動(dòng)水注漿擴(kuò)散模型及理論研究72-112
• 4.1 裂隙注漿及動(dòng)水注漿理論基礎(chǔ)72-76
• 4.2 裂隙動(dòng)水注漿漿液擴(kuò)散規(guī)律及留存封堵過程76-89
• 4.3 注漿壓力及裂隙滲流壓力變化規(guī)律89-94
• 4.4 裂隙動(dòng)水注漿粘時(shí)變漿液擴(kuò)散模型及機(jī)理分析94-104
• 4.5 基于賓漢姆流體粘時(shí)變漿液動(dòng)水裂隙擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型104-110
• 4.6 本章小結(jié)110-112
• 5 裂隙動(dòng)水注漿粘時(shí)變漿液留存封堵機(jī)理與封堵判據(jù)112-122
• 5.1 基于漿液時(shí)變固化特性的動(dòng)水裂隙注漿留存封堵機(jī)理112-113
• 5.2 粘時(shí)變漿液裂隙動(dòng)水注漿留存封堵原則及條件113-118
• 5.3 脲醛樹脂漿液裂隙注漿堵水判據(jù)及數(shù)學(xué)表達(dá)118-121
• 5.4 本章小結(jié)121-122
• 6 裂隙潰砂注漿治理模擬試驗(yàn)初探122-136
• 6.1 概述122-124
• 6.2 試驗(yàn)平臺(tái)建立及方案設(shè)計(jì)124-128
• 6.3 微傾裂隙潰砂注漿封堵效果及影響因素128-135
• 6.4 本章小結(jié)135-136
• 7 結(jié)論與展望136-139
• 7.1 主要結(jié)論136-137
• 7.2 展望137-139
• 參考文獻(xiàn)139-144
• 作者簡歷144-146
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集146

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號(hào)：290961