基於透明介質的裂隙岩體動水注漿堵水機理試驗研究

《基於透明介質的裂隙岩體動水注漿堵水機理試驗研究》是依託中國礦業大學，由隋旺華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於透明介質的裂隙岩體動水注漿堵水機理試驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：隋旺華
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

動水環境下的注漿漿液與岩體裂隙的相互作用機理、漿液的擴散與凝固規律是注漿理論和技術發展的重要科學基礎。本項目將在已經完成的國家自然科學基金項目化學注漿擴散機理的透明土試驗研究（41072237）的基礎上，提出透明裂隙岩體試驗技術的理念，建立透明裂隙注漿試驗裝置和基於數字圖像互相關(DIC)位移分析原理的漿液擴散解釋方法。結合野外工程地質調查和室內微觀分析，對漿液固結岩體裂隙充填關係進行定量描述和模型重構，建立漿液擴散的二維和三維模式。通過透明岩體裂隙動水注漿室內模擬試驗，研究粘時變漿液動水環境下在單一裂隙和裂隙網路中擴散與凝固規律,影響動水注漿裂隙岩體湧水封堵效果的地質因素和工程因素。建立動水裂隙岩體中單裂隙和裂隙網路動水注漿的數學模型，研究裂隙岩體漿液留存和封堵效果判據。將研究獲得的漿液擴散規律和封堵效果判據作為改善注漿工程設計的科學基礎，並對其有效性進行工程實踐驗證。

結題摘要

動水環境下的注漿漿液與岩體裂隙的相互作用機理、漿液的擴散與凝固規律是注漿理論和技術發展的重要科學基礎。在國家自然科學基金項目“化學注漿擴散機理的透明土試驗研究（41072237）”的基礎上，將透明土理念套用於透明裂隙岩體注漿研究，建立了透明裂隙注漿試驗裝置和基於數字圖像互相關原理的漿液擴散解釋方法。 重點研究了岩體單裂隙、二維裂隙網路、三維裂隙網路動水注漿多場耦合特性和動水注漿漿液擴散模型及堵水效果判據。研究發現：（1）平直單裂隙動水注漿堵水效果的影響因素排列依次為動水流速、裂隙開度、凝膠時間和單位灌注量。粗糙單裂隙注漿堵水效果的因素依次為粗糙度係數、裂隙開度、初始動水流速、漿液膠凝時間。粗糙度大的裂隙容易被封堵。（2）二維平直裂隙網路動水注漿封堵控制因素與單個裂隙的相同。定開度的二維粗糙裂隙網路動水注漿封堵注漿效果的因素依次為初始動水流速、裂隙粗糙度係數、注漿流量和膠凝時間。（3）根據化學漿液在三維正交裂隙網路中動水注漿的漿液擴散形態，劃分為壓力作用擴散/沿裂隙方向擴散、重力和順水流雙重作用擴散/近圓形擴散以及順水流方向擴散/順水流近圓形擴散。三維正交裂隙網路注漿的裂隙滲流壓力與注漿壓力呈現正相關關係，溫度變化曲線與滲流壓力曲線呈現負相關關係。（4）建立了考慮溫度場、滲流場、應力場和不同裂隙動水注漿漿液擴散的數學模型、裂隙岩體注漿考慮動水和粘時變的封堵條件。 本項目對粘時變漿液動水環境下在岩體裂隙內的擴散凝固規律、裂隙岩體動水注漿漿液封堵和留存判據2個科學問題有了深入的認識，揭示了裂隙動水注漿漿液擴散凝固、封堵留存的本質，具有重要的科學意和實用價值。