《非水反應類高聚物注漿材料對土體作用機理研究》是依託鄭州大學，由王復明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非水反應類高聚物注漿材料對土體作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王復明
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著高分子材料與岩土工程等學科的交叉融合，高聚物注漿技術已得到迅速發展，但對其注漿機理目前缺乏深入認識。申請者最近的研究表明，非水反應類高聚物注漿材料的自膨脹特性導致其在一般土體中的擴散不符合球形擴散或柱狀擴散假定，而以片狀擴散為主要特徵。本項目以此為基礎，深入探討高聚物注漿材料對土體作用機理。基於高聚物流變動力學原理，分析高聚物注漿材料在土體中的滲透擴散規律。從細觀角度研究高聚物對土體的滲透膠結與劈裂擠密效應，建立高聚物注漿材料與土體相互作用細觀力學模型。以超薄防滲體高聚物注漿為工程背景，開展高聚物在土體狹窄空腔中的流動填充理論模擬和現場試驗研究。本項目旨在揭示非水反應類高聚物注漿材料對土體滲透、擠密及填充機理，為進一步研究高聚物注漿理論奠定基礎，對於發展高聚物注漿技術具有指導作用，在病險堤壩防滲加固方面具有廣闊的套用前景。
結題摘要
非水反應類高聚物材料已廣泛套用於堤防、大壩等水利基礎設施防滲加固，但關於其注漿機理仍缺乏深入認識。本項目通過試驗、理論分析等手段，系統研究了非水反應高聚物注漿材料對土體的作用機理，取得的研究成果如下： 1、開展了高聚物在粉土和砂土中的自由劈裂和定向劈裂注漿試驗，研究了高聚物在兩種土體中的劈裂擴散過程，分析了高聚物材料擴散範圍隨注漿量、土體密度的變化規律。基於斷裂力學理論，模擬分析了高聚物漿液對土體自由劈裂和定向劈裂過程，揭示了高聚物膨脹力、土體彈性模量、預設裂隙長度等對劈裂擴散長度和寬度的影響規律。 2、基於粘性流體力學理論，綜合運用計算流體動力學方法和移動界面追蹤技術，建立了高聚物材料在土體狹窄空腔中的流動填充模型，研發了高聚物提升注漿試驗裝置，開展了高聚物材料在土體狹窄空腔中注漿模型試驗、現場試驗和仿真分析，研究了高聚物材料膨脹擴散過程及漿液壓力分布特徵，揭示了高聚物膨脹率和膠凝時間等因素對漿液擴散行為的影響規律。 3、研究了高聚物與土體間的摩擦強度和粘結性能。研製了高聚物與土體間摩擦強度和粘結性能測試裝置，開展了多組土體與高聚物注漿體間摩擦強度試驗和正向粘結強度試驗，結果表明，高聚物與土體間的摩擦強度和粘結強度隨高聚物注漿體密度、土體密度的增大而增大，相同條件下，粘土與高聚物間的摩擦強度要高於粉土與高聚物間的摩擦強度。 4、開展了高聚物注漿材料在砂層、礫石層和砂礫混合料中的擴散特性試驗研究。結果顯示，高聚物在砂層中以劈裂擴散為主要特徵，同時表現出一定的滲透特性；高聚物在礫石中呈明顯球形擴散，符合典型的滲透擴散規律；高聚物在砂礫混合料中既有滲透擴散，也有劈裂擴展。所得結果表明高聚物在介質中的擴散行為與介質孔隙大小和顆粒粒徑有關，在較大孔隙介質中以滲透擴散為主，在較小粒徑介質中以劈裂擴散為主。 通過該項目的實施，揭示了非水反應類高聚物材料對土體滲透、劈裂和填充機理，為進一步研究高聚物注漿理論奠定了基礎，對於發展高聚物注漿技術具有指導作用，在病險堤壩防滲加固方面具有廣闊的套用前景。
