發(fā)布時(shí)間：2019-06-05 09:04

【摘要】：以我國(guó)南方普遍存在的紅黏土為試驗(yàn)材料,從理論上分析泥漿在裂隙巖體中流動(dòng)的影響因素,依托泥漿粘度試驗(yàn)和泥水突出物理試驗(yàn)為主要手段,結(jié)合數(shù)值分析探討了顆粒大小以及含水率對(duì)泥漿粘度變化的影響、泥漿在水壓作用下在過(guò)泥通道中流動(dòng)規(guī)律、發(fā)生突泥后泥漿流量的特點(diǎn)以及在不同水壓下發(fā)生涌突泥需要時(shí)間的規(guī)律等,對(duì)于深入認(rèn)識(shí)巖溶地區(qū)突泥規(guī)律及機(jī)理、對(duì)預(yù)防與治理突泥災(zāi)害具有重要指導(dǎo)意義。得出主要結(jié)論如下:(1)泥漿粘度、裂隙粗糙程度、裂隙巖體所處應(yīng)力狀態(tài)以及滲透壓等均會(huì)影響泥漿在裂隙巖體中流動(dòng)特點(diǎn)。(2)采用PFC進(jìn)行細(xì)觀分析發(fā)現(xiàn):剛施加水頭時(shí)有極少部分顆粒進(jìn)入裂隙,絕大部分顆粒是往模型中間移動(dòng),并在模型拐角處存在渦流現(xiàn)象;隨著模型運(yùn)行時(shí)間的增加,顆粒的流動(dòng)方向會(huì)出現(xiàn)一定的變化,渦流消失,拐角處顆粒流動(dòng)方向指向裂隙,其余顆粒沿垂直方向流動(dòng);研究還發(fā)現(xiàn)顆粒在裂隙中的流速與壓力梯度并不是完全的正比例關(guān)系即與達(dá)西定律不吻合,而是近似一種“S”型曲線的關(guān)系。(3)運(yùn)用NDJ-8S進(jìn)行泥漿粘度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):泥漿粘度的變化只與含水率有關(guān)而與顆粒粒徑無(wú)關(guān);隨含水率的增加泥漿粘度變化規(guī)律分別是迅速下降、緩慢下降、趨于穩(wěn)定三個(gè)階段,在達(dá)到穩(wěn)定階段后泥漿的粘度約等于純水的粘度5.46mpa·s;同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)泥漿粘度與含水率近似呈指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。(4)基于自行研發(fā)的“承壓溶洞泥水突出試驗(yàn)儀器”進(jìn)行一系列巖溶物理突泥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):突泥一般可分為4個(gè)階段,存在時(shí)滯突出現(xiàn)象,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析探討了巖溶突泥后泥水壓力梯度與流速的非線性關(guān)系。
[Abstract]:Taking red clay, which is common in southern China, as test material, the influencing factors of mud flow in fissured rock mass are analyzed theoretically, and the main means are mud viscosity test and mud water outburst physical test. Combined with numerical analysis, the effects of particle size and moisture content on the viscosity of mud are discussed, and the flow law of mud in mud passage under the action of water pressure is discussed. The characteristics of mud discharge after mud inrush and the law that it takes time to inrush mud under different water pressure are of great significance for deeply understanding the law and mechanism of mud inrush in Karst area and for preventing and controlling mud outburst disaster. The main conclusions are as follows: (1) mud viscosity, crack roughness, The stress state and osmotic pressure of the fracture rock mass will affect the flow characteristics of mud in the fracture rock mass. (2) it is found that very few particles enter the fracture when the water head is first applied. (2) using PFC to carry on the mesoscopic analysis, it is found that very few particles enter the fracture when the water head is first applied. Most of the particles move to the middle of the model, and there is a vortex phenomenon at the corner of the model. With the increase of the running time of the model, the flow direction of the particles will change to a certain extent, the vortex will disappear, the flow direction of the particles at the corner will point to the crack, and the other particles will flow along the vertical direction. It is also found that the velocity and pressure gradient of particles in cracks are not completely positive proportional, that is, they are not consistent with Darcy's law. It is similar to a kind of "S" curve. (3) the mud viscosity test with NDJ-8S shows that the change of mud viscosity is only related to moisture content and independent of particle size. With the increase of moisture content, the viscosity of mud decreases rapidly and slowly, and tends to be stable in three stages. After reaching the stable stage, the viscosity of mud is about equal to the viscosity of pure water 5.46mpa 路s. At the same time, it is found that the relationship between mud viscosity and water content is approximately exponential function. (4) based on the self-developed "pressure cave mud water outburst test instrument", a series of Karst physical mud outburst tests are carried out. It is found that the mud burst can generally be divided into four stages. There is a time delay outburst phenomenon. The nonlinear relationship between mud water pressure gradient and velocity after Karst mud outburst is discussed through the analysis of experimental data.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2493409