【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)對(duì)于能源開(kāi)發(fā)以及交通建設(shè)的需求日益增大,因此隧道工程、礦山工程等地下工程建設(shè)項(xiàng)目逐漸增加,地下工程建設(shè)過(guò)程中所工程災(zāi)害,如涌水、塌方、巖爆等也越來(lái)越多。注漿能夠提升被注巖土體的力學(xué)性能與抗?jié)B透性能,是地下災(zāi)害治理中的常用方法之一。但由于漿液在裂隙網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散規(guī)律十分復(fù)雜,相關(guān)理論研究無(wú)法滿足注漿工程的實(shí)際需要。本文針對(duì)水泥漿液以及水泥基速凝類漿液的理化性質(zhì),通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬、工程驗(yàn)證等手段,研究了漿液在交叉裂隙模型中的擴(kuò)散規(guī)律,得出以下結(jié)論：(1)采用試驗(yàn)方法測(cè)定了不同配比的水泥-水玻璃漿液以及添加緩凝劑后的水泥-水玻璃漿液黏度時(shí)變數(shù)據(jù),提出漿液黏度時(shí)變過(guò)程會(huì)經(jīng)歷混合期、初凝期、固化期3個(gè)階段,研究了水灰比、混合體積比等因素對(duì)漿液凝膠過(guò)程的影響規(guī)律。同時(shí)研究了磷酸鹽緩凝劑對(duì)于水泥-水玻璃漿液的影響,結(jié)果表明磷酸鹽緩凝劑的漿液在混合后長(zhǎng)時(shí)間保持在初凝期并維持低黏度。最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合,得出了2種漿液材料不同配比下的黏度時(shí)變方程,為之后的數(shù)值模擬提供了依據(jù)。(2)建立了二維平面交叉裂隙模型,模擬了水泥漿液與水泥基速凝類漿液在交叉裂隙模型中的擴(kuò)散過(guò)程。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn),靜水中漿液形態(tài)基本相同。對(duì)于水泥漿液,由于漿液黏度基本不變,注漿壓力上升速度較慢,壓力場(chǎng)變化受分支裂隙影響明顯；對(duì)于水泥基速凝類漿液,由于漿液黏度隨時(shí)間變化快,注漿壓力上升速度快,壓力場(chǎng)變化受分支裂隙影響不明顯。動(dòng)水環(huán)境中進(jìn)漿口位置、地下水流速、注漿速率對(duì)于水泥漿液的擴(kuò)散過(guò)程均有影響,進(jìn)漿口位于主裂隙中,注漿速率大于地下水流速,則地下水對(duì)于漿液沖刷稀釋影響小。(3)建立三維交叉裂隙模型,模擬了水泥漿液與水泥基速凝類漿液在交叉裂隙模型中的擴(kuò)散過(guò)程。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)在靜水環(huán)境中,水泥漿液由于黏度基本不變,漿液在主裂隙及分支裂隙中擴(kuò)散形態(tài)規(guī)則,壓力場(chǎng)分布均勻,漿液擴(kuò)散形態(tài)及壓力分布受分支裂隙影響明顯；水泥基速凝類漿液由于漿液黏度隨時(shí)間增長(zhǎng)速度較快,漿液在主裂隙及分支裂隙中擴(kuò)散形態(tài)不規(guī)則,壓力場(chǎng)分布不均勻,漿液擴(kuò)散形態(tài)及壓力分布受分支裂隙影響不明顯。動(dòng)水環(huán)境中,地下水入口位置、地下水流速對(duì)于水泥漿液的擴(kuò)散過(guò)程有明顯影響。當(dāng)?shù)叵滤肟谖挥谥髁严吨?地下水流速小于注漿速率時(shí),漿液擴(kuò)散形態(tài)穩(wěn)定,對(duì)于裂隙能起到良好的充填效果。(4)綜合以上研究成果,針對(duì)湖南某隧道涌水段面臨的主要地質(zhì)問(wèn)題,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇合適的漿液材料及漿液配比進(jìn)行注漿封堵,根據(jù)探查報(bào)告結(jié)論,尋找存在富水裂隙的主要區(qū)域,在傳統(tǒng)帷幕注漿設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,增加關(guān)鍵孔注漿設(shè)計(jì),有效封堵了隧道涌水。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U453.61

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本文編號(hào)：2737282