隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,資源開發(fā)與交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐持續(xù)加快,在礦山、水利水電、公路、鐵路等工程領(lǐng)域,地下工程建設(shè)項目日益增多。地下工程建設(shè)過程中,持續(xù)抽排地下水也造成地表塌陷、農(nóng)田破壞、水源枯竭等次生災(zāi)害。在地下隧洞開挖中,若遭遇地下水豐富地區(qū)時,尤其在巖溶地區(qū),往往開挖受阻,甚至造成工程失敗、人員傷亡。巖溶區(qū)突發(fā)性水害的控制已成為制約地下工程安全建設(shè)的關(guān)鍵問題。本文針對巖溶管道型突涌水封堵材料及技術(shù)難題,緊密結(jié)合工程實踐,研發(fā)了一種適用于巖溶管道型突涌水封堵的超高膨脹型高分子注漿材料(WIS-1),該材料具有膨脹倍率高達300倍以上,環(huán)保無毒等優(yōu)勢。深入研究了新型注漿材料在靜水下膨脹參數(shù)變化和動水條件下的運移膨脹規(guī)律,系統(tǒng)分析了超高膨脹材料涌水封堵機理,并進行了工程應(yīng)用研究,取得了一系列原創(chuàng)性研究成果。(1)依據(jù)高聚物結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系,從高聚物的組成、分子結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)等幾方面入手,研發(fā)出了膨脹倍率高達300倍以上,適用于巖溶管道型涌水封堵的新型膨脹注漿材料WIS-1。(2)設(shè)計并搭建了可視化巖溶管道型突涌水模擬裝置及超大巖溶管道型突涌水模擬裝置。驗證了 WIS-1材料優(yōu)...

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題的背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖溶環(huán)境的構(gòu)成特點、類型及水文系統(tǒng)
        1.2.2 注漿材料研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 普通注漿材料研究現(xiàn)狀
            1.2.2.2 巖溶地區(qū)注漿材料研究現(xiàn)狀
        1.2.3 動水注漿方法發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 材料研發(fā)迫切性及現(xiàn)存問題
    1.4 研究內(nèi)容、技術(shù)路線、創(chuàng)新點
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究技術(shù)路線
        1.4.3 創(chuàng)新點
第二章 材料性能分析及研發(fā)設(shè)計
    2.1 材料性能需求分析
        2.1.1 材料超高膨脹倍率設(shè)計
        2.1.2 材料膨脹速率可控設(shè)計
        2.1.3 新型注漿材料研發(fā)的預(yù)期目標(biāo)
    2.2 高聚物灌漿材料分子結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 材料研發(fā)
        2.3.1 注漿材料基體組成
        2.3.2 高分子聚合物顆粒合成方法
        2.3.3 攜帶液優(yōu)選
        2.3.4 技術(shù)路線
    2.4 本章小結(jié)
第三章 新型膨脹材料合成及微宏觀表征分析
    3.1 材料合成方法
        3.1.1 試劑與儀器
        3.1.2 實驗步驟
    3.2 材料性能技術(shù)指標(biāo)
        3.2.1 微觀表征方法
            3.2.1.1 熱重測試
            3.2.1.2 紅外光譜測試
            3.2.1.3 掃描電鏡測試
        3.2.2 宏觀測試方法
            3.2.2.1 膨脹倍率性能測試
            3.2.2.2 膨脹速率性能測試
            3.2.2.3 體積安定性能測試
            3.2.2.4 反復(fù)膨脹性能測試
            3.2.2.5 環(huán)保性測試
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 微觀表征分析
            3.3.1.1 熱重分析
            3.3.1.2 紅外光譜分析
            3.3.1.3 掃描電鏡分析
        3.3.2 宏觀測試分析
            3.3.2.1 膨脹倍率優(yōu)勢分析
            3.3.2.2 膨脹速率優(yōu)勢分析
            3.3.2.3 體積安定性能分析
            3.3.2.4 反復(fù)膨脹優(yōu)勢分析
            3.3.2.5 環(huán)保性分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 模型試驗與堵水機理研究
    4.1 可視化巖溶管道型突涌水模擬裝置
        4.1.1 模型試驗裝置簡介
            4.1.1.1 模型試驗意義與目的
            4.1.1.2 水源供給系統(tǒng)
            4.1.1.3 漿液注入系統(tǒng)
            4.1.1.4 可視化管道模擬系統(tǒng)
            4.1.1.5 實時信息采集系統(tǒng)
            4.1.1.6 承壓能力測試系統(tǒng)
        4.1.2 實驗步驟及結(jié)果分析
            4.1.2.1 巖溶管道型突涌水封堵實驗步驟
            4.1.2.2 涌水封堵實驗結(jié)果分析
            4.1.2.3 承壓測試實驗結(jié)果分析
    4.2 工程尺度突涌水模擬裝置
        4.2.1 模型試驗裝置簡介
            4.2.1.1 供水系統(tǒng)
            4.2.1.2 注漿系統(tǒng)
            4.2.1.3 巖溶模擬系統(tǒng)
            4.2.1.4 監(jiān)測系統(tǒng)及蓄漿系統(tǒng)
        4.2.2 實驗步驟及結(jié)果分析
            4.2.2.1 模擬裝置實驗步驟
            4.2.2.2 模擬裝置實驗結(jié)果
    4.3 本章小結(jié)
第五章 工程應(yīng)用與現(xiàn)場試驗
    5.1 廣西平南華潤水泥廠露頭礦坑水文地質(zhì)
        5.1.1 礦區(qū)氣候及水系分布
        5.1.2 礦區(qū)水文地質(zhì)
    5.2 現(xiàn)場注漿方案設(shè)計
        5.2.1 治理難度分析
        5.2.2 注漿鉆孔設(shè)計
        5.2.3 注漿參數(shù)選取
    5.3 注漿過程及效果評價
        5.3.1 WIS-1注漿材料注漿過程
        5.3.2 現(xiàn)場試驗結(jié)果及分析
            5.3.2.1 現(xiàn)場試驗結(jié)果
            5.3.2.2 現(xiàn)場試驗結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望及后續(xù)研究
參考文獻
致謝
研究生期間已授權(quán)或公開的專利
研究生期間錄用或在審的論文
研究生期間獲得的榮譽稱號及獎勵
攻讀學(xué)位期間參與的項目情況
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3866217