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高温动水注浆材料研发及性能研究
| 论文题名： | 高温动水注浆材料研发及性能研究 |
| 关键词： | 隧道工程;高温突涌水害;注浆材料;改性处理;水化机理 |
| 摘要： | 随着国家经济发展，隧道建设逐渐向偏远山区及复杂地质环境延伸，特别是我国的CZ地区与高埋深地区，高温热水遍布，隧道与地下工程建设过程中经常遭遇宽大裂隙、充水溶洞溶腔等各种不良地质条件，高温突涌水灾害不容忽视。采用注浆技术对地热热水进行封堵是最常用的方法，而其中注浆材料的选择至关重要。传统的注浆材料存在体积稳定性差、凝结时间长、动水留存率低等问题，无法满足工程实际需求。因此，针对高温动水环境下的注浆材料研发工作迫在眉睫。本文采用理论分析、室内试验、模拟试验等手段开展研究，对注浆材料研究现状以及注浆模拟研究现状进行梳理，分析温度-水流耦合作用下对注浆材料的影响，提出对高温动水注浆材料的性能要求，通过掺入工业固体废弃物和性能优化剂对普通水泥浆液进行改性，测试浆液结石体的宏观性能，应用微观分析手段揭示材料的水化机理。结合物理模型实验对注浆材料的工程适用性进行了评价。主要内容和研究成果如下: (1)考虑温度-水流耦合作用下注浆治理的需求，对注浆材料的各项性能提出了要求，阐述了高温环境下动水注浆材料的设计研发原理，对原材料的基本性能进行了研究。 (2)以工业固体废弃物和水泥作为基础浆液，研究了其在不同温度下的性能变化规律，针对基础浆液存在的性能缺陷，采用正交试验设计法，加入多种性能优化剂进行优化，研发了适用于高温动水环境下的注浆材料，并且研究了各性能优化剂对注浆材料工程性能的影响规律，实现了浆液性能的动态调节。 (3)研究了高温动水注浆材料在不同温度环境下的性能变化规律，确定了浆液在高温环境下的流变模型，为注浆扩散理论的建立提供了支持。对比分析了不同养护温度下注浆材料水化产物和微观结构的差异，为宏观现象的解释提供了一定的理论支持。 (4)设计研发了一套模拟高温动水环境下注浆的试验系统，实现了注浆过程的可视化、动水流速和地层温度的可控化。针对优选配比开展了高温动水环境下的注浆模拟试验。以优选配比在不同地层温度下各龄期注浆加固体的抗压强度为评价指标，对浆液的注浆效果进行了评价，验证了其对于高温动水注浆工程的适用性。 |
| 作者： | 徐意臻 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 刘人太;陈孟军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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