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基于CFD-DEM的动水条件下饱和砂层隧道围岩可注性研究
| 论文题名： | 基于CFD-DEM的动水条件下饱和砂层隧道围岩可注性研究 |
| 关键词： | 隧道施工;饱和含水砂层;注浆可注性;动水流速;渗透性 |
| 摘要： | 目前，我国地下空间开发建设如火如荼，许多工程涉及到饱和含水砂层地质，注浆技术是地层加固中一种低成本、有效的措施，因此在饱和含水砂层隧道工程建设中得到了广泛应用。目前，国内外在砂层注浆治理方面取得了较多的研究成果，但考虑地下水影响的研究较少，而饱和含水砂层中水流冲刷对注浆效果的有重要影响，因此考虑水流冲刷对饱和含水砂层注浆的影响研究有重要的工程应用价值。本文在现有的注浆可注性研究基础上，采用PFC离散元模拟程序对砂土层注浆过程进行模拟，重点探究动水流速对砂层注浆可注性的影响规律，以及砂土渗透性与注浆压力对注浆可注性的影响规律。 本文主要研究内容和结论如下： (1)通过查阅现有国内外研究文献，系统梳理当前对饱和含水砂层围岩注浆治理问题的研究成果，阐述利用离散元方法进行砂土层围岩注浆过程数值模拟的基本原理与方法和砂土特性指标对砂层隧道稳定的影响因素，重点论述PFC3D软件的相关特性与使用方法，利用前人对细观参数标定成果对细观参数进行初略标定，并利用三轴模拟试验与DEM仿流体建模方法分析细观参数反应材料的宏观特性。 (2)探讨饱和含水砂层隧道中，砂土渗透性、注浆压力、地下水流速度对注浆加固的影响规律，研究其对饱和含水砂层围岩注浆可注性的影响。 (3)砂土渗透性对注浆浆液扩散存在正相关影响关系，模拟试验中浆液扩散形态等效球体半径最大变化率为2.02%，注浆浆液在纵向方向上扩散变化明显于横向方向上的扩散，浆液有明显沿管壁—砂土界面扩散的趋势。 (4)注浆压力的提高有利砂层中注浆浆液的注入，数值模拟结果表明1000kPa注浆压力下浆液扩散范围等效半径比500kPa注浆压力试验组扩大了7.39%。 (5)水流冲刷对注浆浆液加固效果存在明显影响，注浆核心区浆液流失率随水流速度的提高而不断增大，在5m/d、10m/d、15m/d的动水速度冲刷下，注浆加固核心区浆液流失率分别达到19.83%、33.47%、44.42%，水流冲刷对注浆可注性的影响大于注浆压力与砂土渗透性的影响。 |
| 作者： | 唐钰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吉小明;吕纬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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