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超细水泥基注浆料在粗糙单裂隙岩体中的扩散机理研究
| 论文题名： | 超细水泥基注浆料在粗糙单裂隙岩体中的扩散机理研究 |
| 关键词： | 道路工程;水泥基注浆料;岩体裂隙;扩散机理 |
| 摘要： | 公路建设过程中常面临复杂的地质条件，道路边坡、路基、隧道等穿越岩体破碎带时，岩体节理和裂隙构成的渗水通道严重威胁公路边坡、隧道建设过程和运营期的稳定性。对于受地下水影响的裂隙岩体和破碎岩体，通常的锚固措施很难达到较好的加固堵水效果，注浆是裂隙岩土体加固和封堵的关键技术之一。保障浆液的有效灌入，研究水泥基浆液在岩体裂隙中的扩散规律和机理对指导注浆技术的发展和注浆方案的设计十分必要。本文通过室内试验、理论分析和数值模拟的方法，从超细水泥基注浆材料注浆性能、基于分形理论的岩体裂隙模型和浆液在裂隙中的扩散规律三个方面展开研究，主要的研究工作和结论如下： （1）通过试验研究了超细水泥净浆析水率、流动度和粘度与水灰比大小的关系。分析了减水剂掺量对净浆析水率和流动度的影响。超细水泥—水玻璃速凝浆液的凝结时间随超细水泥净浆水灰比、水玻璃体积比的增大而增长。超细水泥净浆在有限时间内粘度变化不大，速凝浆液在注浆期内粘度变化十分明显，建立了不同配比下两种浆液的粘度变化函数，为下一步理论分析和数值模拟工作奠定了基础。 （2）在分析岩体裂隙的主要特征参数和国内外学者针对岩体裂隙表征的主要研究成果的基础上。对基于分形理论的粗糙面构造模型进行了研究，并利用Weierstrass-Mandelbrot分形函数模型构造了二维岩体裂隙轮廓模型。基于分形理论和立方定律提出一种以分形维数为粗糙度指标的考虑裂隙粗糙度对水力渗流折减效应的等效隙宽确定方法，并通过数值模拟确定了不同隙宽和粗糙度的分形微裂隙模型渗流特征，确定了分形等效隙宽修正系数与实际隙宽和分形维数的关系，建立了等效水力隙宽修正系数与分形维数的函数关系式。 （3）通过等效水力隙宽将粗糙裂隙简化为理想光滑平板模型，推导了柱坐标系下Bingham流体注浆作径向扩散时的浆液流速分布和流量值，讨论了浆液的理论最大扩散距离。考虑注浆过程的时空效应，推导了粘度不变浆液和粘度变化浆液的压力场时间—空间压力场解析解。通过数值模拟的方式分析了注浆过程浆液的压力时空分布特点，对理论计算公式进行了数值验证。研究成果可为注浆工艺参数的设计优化提供理论参考。 |
| 作者： | 徐勇 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 谢远光;赵宁雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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