地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究 被引量：132

1

作者 李术才 张霄 +6 位作者 张庆松 孙克国 徐尧 张伟杰 李海燕 刘人太 李鹏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2377-2396,共20页

涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆是治理涌突水的有效技术手段,但相关的动水注浆理论发展尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下的浆液扩散和封堵机制研究不足。针对上述问题,研发准三维裂隙动水注浆模型试验台,进行裂隙岩... 涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆是治理涌突水的有效技术手段,但相关的动水注浆理论发展尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下的浆液扩散和封堵机制研究不足。针对上述问题,研发准三维裂隙动水注浆模型试验台,进行裂隙岩体涌突水的动水注浆模型试验研究,通过对200余组试验数据进行分析,提出浆液的U形扩散规律和水泥浆液的分层分区扩散机制,得到浆液的快速析水沉积原理和沉积留核扩散规律,实现浆液扩散和封堵效果的定量评价。在此基础上,形成以浆水流量比为核心控制因素的裂隙涌水注浆封堵方法。室内涌水注浆封堵试验和龙固煤矿高压涌水现场注浆封堵试验进一步验证研究成果的正确性,这对发展动水注浆理论和指导工程实践有一定作用。 展开更多

关键词 岩石力学 动水注浆 模型试验 浆液扩散机制 封堵机制 工程应用

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深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究 被引量：126

2

作者 刘泉声 卢超波 +1 位作者 刘滨 刘学伟 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2014年第3期333-339,共7页

针对深部软岩巷道采用普通注浆工艺的不足,采用三步注浆工艺进行围岩加固,能取得更好的效果。对三步注浆浆液扩散机理进行探讨,并将三步注浆工艺应用于现场注浆工程。"一步"低压注浆充填壁后散体状碎石充填层,堵塞浅部围岩泄... 针对深部软岩巷道采用普通注浆工艺的不足,采用三步注浆工艺进行围岩加固,能取得更好的效果。对三步注浆浆液扩散机理进行探讨,并将三步注浆工艺应用于现场注浆工程。"一步"低压注浆充填壁后散体状碎石充填层,堵塞浅部围岩泄压通道;"二步"注浆主要针对围岩中的裂隙网络进行注浆,通过浆液固化充填、胶结作用提高围岩的自承载能力;"三步"注浆为预留注浆,对成型巷道变形较大处进行补强加固。虽然三步注浆工艺增加了注浆工序,但浆液扩散范围得到保证。注浆后检查影像表明:采用此注浆工艺的围岩注浆扩散深度普遍大于3 m,达到了预期注浆加固的有效范围。而注浆前后巷道的变形监测数据表明:三步注浆工艺大大改善了注浆加固围岩的效果,有效提高了岩体的自承载能力,围岩的整体稳定性得到有效控制。 展开更多

关键词 深部巷道 注浆加固 扩散机理

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盾构隧道壁后注浆试验与浆液扩散机理研究进展 被引量：36

3

作者 叶飞 王斌 +3 位作者 韩鑫 梁兴 应凯臣 梁晓明 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期92-104,共13页

盾构隧道壁后注浆具有控制地层变形、确保管片受力均匀等作用,但壁后注浆施工中也常出现隧道上浮、管片破损、螺栓剪断等现象,壁后注浆效果与注浆施工参数的控制密切相关。为达到预期注浆效果,深入研究壁后注浆过程中浆液的扩散机理,提... 盾构隧道壁后注浆具有控制地层变形、确保管片受力均匀等作用,但壁后注浆施工中也常出现隧道上浮、管片破损、螺栓剪断等现象,壁后注浆效果与注浆施工参数的控制密切相关。为达到预期注浆效果,深入研究壁后注浆过程中浆液的扩散机理,提出合理的壁后注浆施工控制策略具有重要现实意义。基于目前国内外学者在盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理方面所开展的工作,从现场实测、模型试验、理论分析3个方面进行梳理总结,分析现有研究的进展和不足。在现场实测方面,目前常用的监测手段是探地雷达无损检测法和埋设仪器法;室内模型试验包括整体模型试验和局部模型试验,整体模型试验主要用于模拟盾构掘进过程中的同步注浆施工,局部模型试验主要用于分析浆液固结变形以及压力消散过程;在理论分析方面,当前主要从盾尾间隙特征、浆液流体特性以及浆液-土体相互作用机理研究浆液扩散过程,浆液扩散过程可概括为充填、渗透、压密和劈裂4个阶段,充填注浆浆液的扩散模型主要是环形充填扩散和扇形充填扩散,渗透注浆浆液的扩散模型有球面渗透扩散和柱面渗透扩散,压密注浆浆液的扩散模型有球形压密扩散和柱形压密扩散,劈裂注浆过程很少考虑;在数值计算方面主要侧重于研究盾构壁后注浆对管片受力和地表沉降的影响。最后,分别从盾构隧道断面形式、理论模型的地层适应性、统一扩散理论模型、浆液扩散微观机理等方面展望了盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究的发展趋势。 展开更多

关键词 隧道工程 壁后注浆 综述 模型试验 浆液扩散机理

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基于浆液流变性的深埋岩层纵向劈裂注浆理论研究 被引量：25

4

作者 刘向阳 程桦 +3 位作者 黎明镜 王雪松 张亮亮 周瑞鹤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1373-1380,1394,共9页

针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何... 针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何形态及浆液流变性的纵向劈裂扩散运动方程并得到试验验证。研究表明,纵向劈裂注浆扩散时,除注浆压力与注浆速率因素外,其扩散范围亦受控于注浆段高度、被注岩体强度以及浆液流变性,三者与劈裂扩散半径均负相关,与注浆压力均正相关。岩体强度越高,液黏度越大,劈裂注浆所遇到阻力越高,裂缝扩展越加困难。研究结果可为今后基岩劈裂注浆设计提供理论参考。 展开更多

关键词 岩体注浆 浆液黏度 纵向劈裂 扩散机制

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考虑水泥浆液析水作用的水平裂隙注浆扩散机制研究 被引量：25

5

作者 王晓晨 刘人太 +4 位作者 杨为民 张连震 郭焱旭 辛冬冬 薄纯杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1005-1017,共13页

水泥浆液是一种悬浊液且具有明显析水特性,浆液发生析水后,其自身黏度、密度明显变化,由此导致浆液在扩散区内黏度、密度等参数时空分布不均。为准确描述浆液发生析水后的裂隙注浆过程。简化浆液发生析水后在裂隙内的扩散运移形态,建立... 水泥浆液是一种悬浊液且具有明显析水特性,浆液发生析水后,其自身黏度、密度明显变化,由此导致浆液在扩散区内黏度、密度等参数时空分布不均。为准确描述浆液发生析水后的裂隙注浆过程。简化浆液发生析水后在裂隙内的扩散运移形态,建立恒定注浆速率条件下,考虑浆液析水作用的裂隙注浆扩散理论模型,推导浆液扩散半径表达式与浆液微元体压力梯度方程。提出考虑析水作用的裂隙注浆计算方法,基于Matlab编程实现了浆液析水率与浆液压力的时空分布计算。利用自主研发的裂隙注浆模拟试验平台,对理论模型的合理性进行验证。研究结果表明,浆液析水率随浆液扩散距离的增加呈非线性变化;随着水灰比的增加,浆液析水率在空间上的分布差距明显增大;考虑浆液析水作用计算得到的注浆压力明显大于不考虑时的计算结果,并且随着浆液水灰比的增加,考虑析水与不考虑析水作用相比,二者计算得到的注浆压力差距越大;通过对比试验测试结果与理论计算值,理论计算得到的注浆压力是试验测试值的1.2～1.5倍,所建立的理论模型能够描述考虑析水作用下水泥浆液在裂隙中的扩散过程。 展开更多

关键词 岩土工程 裂隙注浆 扩散机制 析水性 黏度空间分布不均

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导水断层破碎带注浆浆液扩散机制试验研究 被引量：13

6

作者 董书宁 柳昭星 +4 位作者 王皓 刘其声 朱明诚 郭小铭 朱博 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期174-183,共10页

煤层底板突水往往由于揭露导水断层破碎带而引起,但由于导水断层破碎带浆液扩散机制不清,致使在注浆过程中钻孔轨迹与断层倾向关系、浆液水灰比和注浆压力等重要参数选择盲目,注浆加固效果不佳。针对上述问题,研发设计变倾角可视化三维... 煤层底板突水往往由于揭露导水断层破碎带而引起,但由于导水断层破碎带浆液扩散机制不清,致使在注浆过程中钻孔轨迹与断层倾向关系、浆液水灰比和注浆压力等重要参数选择盲目,注浆加固效果不佳。针对上述问题,研发设计变倾角可视化三维断层破碎带注浆模拟试验系统,基于该试验平台,开展了不同断层倾角、浆液水灰比和注浆压力的导水断层破碎带注浆模拟试验,结果得到:当注浆压力增大至一定值时开始出现浆液驱替承压水现象,出现驱替现象的注浆压力随着倾角的增加或浆液水灰比的减小而增大;当断层破碎带内部压力增加到一定程度后,驱替现象稳定,注浆压力与承压水达到平衡状态;利用水平孔在不同断层倾角、浆液水灰比和注浆压力条件下注浆时,浆液均先沿着破碎带孔隙通道运移到断层底部,在底部积聚到一定程度后呈现自下而上的不断驱替承压水的运移现象,而且浆液运移至断层底部的时间随着断层倾角的增加或浆液水灰比的减小而减小,驱替承压水运移的速度随着注浆压力的增加而增大。研究结果有助于导水断层破碎带注浆加固参数的选取。 展开更多

关键词 底板水害 物理模拟试验 导水断层破碎带 水平注浆孔 浆液扩散机制

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土压平衡盾构渣土浆液配比优化研究 被引量：9

7

作者 张箭 金俊杰 +1 位作者 丰土根 刘江涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期748-757,共10页

粉质黏土是城市浅覆盾构隧道工程中常见渣土,如何实现渣土的就地资源再利用是盾构领域亟待解决的问题。以南京地铁7号线某粉质黏土地层盾构掘进段为工程背景,采用X射线衍射技术及室内试验等手段,结合SPSS多元回归分析及Matlab多目标规... 粉质黏土是城市浅覆盾构隧道工程中常见渣土,如何实现渣土的就地资源再利用是盾构领域亟待解决的问题。以南京地铁7号线某粉质黏土地层盾构掘进段为工程背景,采用X射线衍射技术及室内试验等手段,结合SPSS多元回归分析及Matlab多目标规划工具,开展符合现场要求的渣土浆液配比优化研究,探讨粉质黏土替代壁后注浆浆液膨润土的可行性,结合现场实际,研究浆液性能及注浆参数等对渣土浆液渗透阶段扩散规律的影响。研究结果表明:通过配比优化,粉质黏土可替代膨润土制备满足现场施工要求的渣土注浆浆液;性能最优配比渣土浆液在7d和28d强度、泌水率和28d结石体收缩率方面有优势,具备较好的胶结强度、结石效果和稳定性,可节省10.0%的成本;成本最优配比浆液比原配比浆液性能更优,且可节省20.2%的成本。相较于原配比浆液,采用性能最优配比浆液时要适当的减小注入率,采用成本最优配比浆液时要适当的增加注入率。 展开更多

关键词 盾构隧道 同步注浆 粉质黏土 多目标规划 扩散机理

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淋水软弱巷道注浆加固扩散机理与参数优化的研究 被引量：8

8

作者 何文瑞 何富连 +1 位作者 张坤 徐祝贺 《矿业科学学报》 2019年第3期221-229,共9页

为了研究淋水软弱巷道注浆加固与封堵围岩过程中浆液渗透扩散机理并优化注浆参数,采用流固耦合数值分析方法探索浆液在岩体中的运动扩散规律,并给出合理注浆压力、时间与浆液水灰比;基于弹塑性与渗流理论分析水渗透压作用下注浆加固半... 为了研究淋水软弱巷道注浆加固与封堵围岩过程中浆液渗透扩散机理并优化注浆参数,采用流固耦合数值分析方法探索浆液在岩体中的运动扩散规律,并给出合理注浆压力、时间与浆液水灰比;基于弹塑性与渗流理论分析水渗透压作用下注浆加固半径与塑性区大小关系,确定合理注浆深度。研究结果表明:高水黏度时变特性浆液在岩体中的扩散范围随着压力、水灰比和注浆时间增加而增大,针对石碣峪矿井地质生产条件,合理注浆压力为2.5 MPa,水灰比为2∶1,注浆时间约为30 min;随注浆半径增大塑性区半径减小,但减幅变小,得出合理注浆半径约为10.29 m;在注浆半径5.5 m、渗流压力0.5 MPa下,巷道围岩塑性区半径为2.84 m,大于无渗流塑性区半径2.10 m;在深孔锚索注浆治理淋水软弱巷道中采用优化后的注浆参数,取得了良好的效果。 展开更多

关键词 淋水软弱巷道 注浆 扩散机理 塑性区 参数优化

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岩溶堤坝控制注浆浆液扩散机制与工程应用 被引量：8

9

作者 汪文萍 蒋买勇 曹磊 《人民黄河》 CAS 北大核心 2018年第11期140-143,149,共5页

"稀浆脉动劈裂、膏浆脉动压密"控制注浆技术是岩溶堤坝防渗加固的有效手段之一,但该技术所采用的稀浆和膏浆在不同时段的扩散机制尚不明确。基于稀浆流变方程和窄缝扩散模型、膏浆圆形孔扩张理论,推导了脉动压力下稀浆劈裂岩... "稀浆脉动劈裂、膏浆脉动压密"控制注浆技术是岩溶堤坝防渗加固的有效手段之一,但该技术所采用的稀浆和膏浆在不同时段的扩散机制尚不明确。基于稀浆流变方程和窄缝扩散模型、膏浆圆形孔扩张理论,推导了脉动压力下稀浆劈裂岩溶填充物的浆液扩散方程和膏浆压密胶结物的浆液扩散方程。在此基础上,将扩散方程运用到某水库岩溶注浆工程。实践表明,推导的岩溶堤坝控制注浆浆液扩散方程能有效指导工程实践,注浆后的堤坝整体防渗效果得到显著提高,渗透系数均降至5.1×10-6cm/s,结石体强度可达2 MPa。 展开更多

关键词 岩溶 堤坝 控制注浆 扩散机制 工程应用

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基于SPH的类矩形盾构同步注浆扩散机制及参数获取 被引量：6

10

作者 李培楠 黄德中 +1 位作者 朱雁飞 丁文其 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1592-1601,共10页

异型盾构由于自身断面几何形状的特殊性,需要对其同步注浆的扩散效果及参数控制进行深入研究.利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对国内第1条类矩形盾构法隧道工程中同步注浆扩散机制和参数获取进行研究.分析结果表明,浆液扩散模式具有纵... 异型盾构由于自身断面几何形状的特殊性,需要对其同步注浆的扩散效果及参数控制进行深入研究.利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对国内第1条类矩形盾构法隧道工程中同步注浆扩散机制和参数获取进行研究.分析结果表明,浆液扩散模式具有纵环向相互关联的挤压填充性流动特征,其在盾构顶/底部填充效率较差;高流动度和早强高抗剪性浆液的扩散面弧度与压力损失率效果以及整环流动封闭效率和填充均匀度都优于液态浆和抗剪浆;注入率150%对周边环境的扰动程度最小,上下孔位浆液注入比为4∶3∶2∶1的注浆效果最好,体现为浆液压力分布更均匀;而考虑较快的闭合/充盈时间可以认为对称孔位布置更适合类矩形盾构同步注浆施工. 展开更多

关键词 类矩形盾构 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 数值模拟 同步注浆 扩散机制 参数获取

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考虑浆土应力耦合作用的劈裂注浆机理分析 被引量：4

11

作者 秦鹏飞 钟宏伟 +2 位作者 刘坚 苏丹娜 孙卓宇 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期584-591,共8页

浆土应力耦合作用对劈裂注浆浆液扩散规律具有显著影响,砂土劈裂注浆设计应充分考虑这种影响作用.将劈裂注浆视作平面无限域的圆形扩张过程,基于牛顿型本构方程分析了浆液流场变化特征,并将劈裂通道下侧砂层视作半无限空间弹性体,采用... 浆土应力耦合作用对劈裂注浆浆液扩散规律具有显著影响,砂土劈裂注浆设计应充分考虑这种影响作用.将劈裂注浆视作平面无限域的圆形扩张过程,基于牛顿型本构方程分析了浆液流场变化特征,并将劈裂通道下侧砂层视作半无限空间弹性体,采用弹性力学推导了均布荷载下劈裂通道宽度、浆液压力的分布方程.通过设置不同的浆液黏度、砂土弹性模量参数,深刻揭示了耦合效应下砂土劈裂注浆基本机理.结合郑州地铁某在建工程进行了对比验证.研究结果表明:浆液压力在孔口及远端处急速衰减,而在中间区段呈稳定变化趋势,劈裂通道宽度基本由浆液压力决定,其分布趋势与浆液压力分布趋势相同;浆液黏度、砂土弹性模量是影响劈裂扩散半径的重要因素,黏度和模量均与扩散半径正相关,黏度与劈裂宽度正相关,模量则与劈裂宽度负相关;本文理论计算值与现场开挖实际值偏差12%~15%,基本符合预期要求. 展开更多

关键词 浆-土耦合效应 劈裂注浆 起劈压力 扩散机理 工程应用

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水泥浆液在不同砂层内注浆扩散机制分析 被引量：3

12

作者 韩刚 程桦 +2 位作者 王雪松 谢鲍 荣传新 《建井技术》 2023年第3期63-67,50,共6页

揭示水泥浆液在不同砂层内注浆扩散机制对于指导煤矿、地铁、公路等领域注浆加固砂质地层至关重要。采用自主研发的砂层注浆试验装置,通过1根注浆花管对2种不同颗粒级配的砂层同步注浆,探究水泥浆液在不同砂层内扩散形态之间的差异。研... 揭示水泥浆液在不同砂层内注浆扩散机制对于指导煤矿、地铁、公路等领域注浆加固砂质地层至关重要。采用自主研发的砂层注浆试验装置,通过1根注浆花管对2种不同颗粒级配的砂层同步注浆,探究水泥浆液在不同砂层内扩散形态之间的差异。研究结果表明:水泥浆液在颗粒级配较差的圆粒砂内发生渗透扩散,在颗粒级配良好的粗河砂中发生劈裂扩散。采用管道流模型和圆孔扩张理论分别阐述了渗透注浆和劈裂注浆2种扩散模式的力学机理,孔隙通道尺寸较大的土层,浆液启动压力梯度越小,在该种土层内浆液越容易发生渗透扩散。当注浆压力较大且孔隙通道尺寸较小时,会发生劈裂扩散模式,若土体发生张拉破坏,则劈裂浆脉平行于小主应力作用面;若土体发生剪切破坏,则劈裂浆脉与小主应力作用面的夹角为45°-φ/2。 展开更多

关键词 水泥浆液 砂层注浆 扩散机制 渗透扩散 劈裂扩散

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采空区岩体粗糙单裂隙中浆液扩散机理研究

13

作者 刘少炜 刘先珊 +3 位作者 张普纲 侯泽林 潘玉华 熊振瑀 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-85,共22页

以某采空区岩体粗糙裂隙为研究对象,基于有限元软件COMSOLMultiphysics构建了三维粗糙单裂隙注浆模型,分析岩体裂隙中的浆液流动规律,研究了不同的裂隙面粗糙度、开度、注浆压力、裂隙倾角及浆液黏度影响的浆液扩散机理。结果表明,裂隙... 以某采空区岩体粗糙裂隙为研究对象,基于有限元软件COMSOLMultiphysics构建了三维粗糙单裂隙注浆模型,分析岩体裂隙中的浆液流动规律,研究了不同的裂隙面粗糙度、开度、注浆压力、裂隙倾角及浆液黏度影响的浆液扩散机理。结果表明,裂隙面粗糙度影响浆液的扩散面轮廓,粗糙度越大,浆液扩散阻力越大,浆液扩散各向异性越强;注浆速率与开度为二次多项式关系,裂隙开度越大,注浆速率的损失越小;注浆压力对浆液扩散轮廓的影响较弱,但改变了浆液的扩散半径,且注浆压力与扩散半径为正相关、与注浆速率呈二次多项式关系,注浆压力越大,注浆速率的损耗越低;浆液黏度并不影响其扩散的各向异性,仅改变浆液扩散的范围。研究成果表明了采空区粗糙裂隙中的浆液扩散机理,为采空区注浆范围的预测及加固决策提供了理论支持。 展开更多

关键词 注浆 采空区 注浆模型 扩散机理 粗糙度 浆液黏度

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井筒冻结孔环形通道注浆扩散机制及注浆封堵设计方法 被引量：4

14

作者 周文武 韩承豪 +5 位作者 张伟杰 谢超 魏久传 满孝全 徐建国 张广学 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第1期17-26,共10页

为研究井筒冻结孔环形通道注浆扩散过程,构建了双侧向柱形边界约束下的注浆扩散理论模型,考虑到浆液流变性推导了注浆扩散控制方程;运用Matlab平台开展仿真研究,获得注浆速率、浆液流变性影响下的注浆扩散规律,据此提出冻结孔环形通道... 为研究井筒冻结孔环形通道注浆扩散过程,构建了双侧向柱形边界约束下的注浆扩散理论模型,考虑到浆液流变性推导了注浆扩散控制方程;运用Matlab平台开展仿真研究,获得注浆速率、浆液流变性影响下的注浆扩散规律,据此提出冻结孔环形通道注浆设计方法,指导注浆终压、浆液扩散距离等关键指标的选取。以营盘壕煤矿主井冻结孔注浆治理工程为依托开展现场试验,基于矿井地质与水文地质条件确定主井注浆区段为+731.5~+813.5 m,注浆终压为6.75 MPa,注浆孔间距为12~14 m。注浆工程完成后经随机施工的18个检查孔检验,钻孔涌水量均小于0.01 m 3/h,表明注浆效果良好。研究成果对西部矿区类似矿井的安全建设具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 冻结孔 环形通道 注浆扩散机制 注浆设计方法 工程实践

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砂岩裂隙注浆浆液扩散机理及影响因素研究 被引量：3

15

作者 孙振洋 《中国煤炭地质》 2022年第7期28-33,共6页

在煤矿防治水工程中,对含水层本身或导水通道进行注浆封堵是工程实践中常用的方法。注浆封堵工程的成败很大程度上取决于注浆目标本身裂隙发育特征和注浆参数选取。以鄂尔多斯盆地侏罗系煤田纳林河矿区某煤矿直罗组厚层状粗、中砂岩含... 在煤矿防治水工程中,对含水层本身或导水通道进行注浆封堵是工程实践中常用的方法。注浆封堵工程的成败很大程度上取决于注浆目标本身裂隙发育特征和注浆参数选取。以鄂尔多斯盆地侏罗系煤田纳林河矿区某煤矿直罗组厚层状粗、中砂岩含水层作为注浆机理研究对象,在深入分析注浆材料流变性及注浆控制方式等因素对砂岩裂隙注浆过程控制作用的基础上,建立了单一裂隙注浆扩散控制方程,通过求解分析了岩体裂隙注浆扩散过程。在浆液扩散控制方程的基础上,从裂隙宽度、浆液性质、注浆速率三个方面影响因素的相互作用出发,对裂隙注浆扩散机理进行了研究,为砂岩裂隙注浆工程提供科学指导。 展开更多

关键词 注浆参数 注浆机理 材料流变性 注浆控制方程 扩散机理

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煤层底板区域注浆浆液扩散数值模拟及影响因素分析 被引量：3

16

作者 郭艳 桂和荣 +5 位作者 魏久传 洪荒 郭祥东 崔亚利 叶爽 李俊 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期30-39,共10页

地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件... 地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件,开展地面定向钻煤层底板区域高压注浆浆液扩散数值模拟研究及浆液扩散影响因素分析,探讨地面高压注浆浆液扩散机理。结果如下:(1)煤层底板石炭系太原组第三薄层灰岩(简称三灰)裂隙发育,通过模拟发现,8~12 MPa高压注浆时很可能发生劈裂作用,期间渗透系数增大4~5个数量级。(2)不考虑重力影响时,以分支孔为中心,浆液向周边扩散距离相等,且在分支孔附近,浆液浓度较大,体积分数达20%以上;考虑重力作用时,水平向浆液扩散范围相对增大,垂向上浆液主要向下扩散,表现为“上短下长”。(3)浆液扩散模拟得出,扩散范围为41.2 m;浆液扩散范围现场实测显示,扩散范围为38.3~44.0 m,浆液扩散现场实测验证了扩散模型的正确性。(4)浆液扩散范围与浆液相对密度、静水压力、浆液动力黏度、浆液屈服强度及孔隙率呈负相关,与裂隙隙宽、渗透系数呈正相关。其中浆液相对密度越小,其扩散范围响应越明显;随动力黏度增加,扩散范围减小得越来越慢。研究成果可为煤系底板水害区域注浆治理工程合理设计提供参考,具有较好的参考应用价值。 展开更多

关键词 定向钻 高压注浆 浆液扩散范围 浆液扩散机理

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裂隙岩体水平孔注浆浆液扩散规律研究 被引量：4

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作者 尚宏波 王皓 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期233-243,共11页

华北型煤田深部开采过程中受底板水害威胁愈发严重,水平孔注浆技术是治理此类水害的主要手段,其中浆液扩散规律的研究对注浆工程设计与施工具有重要意义。现有研究主要针对垂直孔注浆水平裂隙中浆液的扩散问题,当工程中采用水平孔注浆... 华北型煤田深部开采过程中受底板水害威胁愈发严重,水平孔注浆技术是治理此类水害的主要手段,其中浆液扩散规律的研究对注浆工程设计与施工具有重要意义。现有研究主要针对垂直孔注浆水平裂隙中浆液的扩散问题,当工程中采用水平孔注浆时浆液的扩散规律异于垂直孔。为此开展裂隙岩体水平孔注浆浆液扩散规律研究,将裂隙岩体中的孔裂隙系统等效为开度相同的裂隙,构建了等效裂隙岩体模型。选取等效单裂隙建立了水平孔注浆浆液扩散力学模型,推导了任意倾角的等效单裂隙在考虑浆液自重时浆液扩散区内的压力时空分布方程,进而得到注浆压力与注浆时间及扩散距离的理论关系式。结果表明:采用COMSOL建立水平孔注浆垂直裂隙三维数值计算模型,分别对考虑重力和未考虑重力的2种工况进行计算分析,未考虑重力时浆液的扩散形态呈轴对称圆形扩散,考虑重力时浆液优先沿着重力方向进行扩散。在重力的影响下,浆液扩散过程中地下水对浆液分散与搬运作用更为强烈。重力对水平孔注浆浆液扩散形态、扩散距离及注浆终压影响较大,水平孔注浆工程中不能忽视重力对浆液扩散规律的影响。通过对比理论分析与数值计算结果,两者得到的注浆压力与注浆时间、注浆终压与扩散距离的变化趋势基本一致,理论与数值计算结果的误差控制在10%左右,进一步验证了所建立的水平孔注浆浆液扩散力学模型的正确性。研究成果能够为水平孔注浆工程中注浆终压、注浆方式及扩散距离的设计提供科学依据。 展开更多

关键词 水平孔注浆 扩散规律 等效裂隙 浆液扩散 重力

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考虑软化效应的全风化花岗岩地层三阶段注浆扩散机制研究

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作者 吴剑锋 张聪 +3 位作者 王树英 梁粤华 翟利华 阳军生 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期52-61,共10页

在全风化花岗岩地层注浆过程中,浆液中的水相在注浆压力和岩土边界的约束条件下存在软化效应,致使浆液在渗透-挤密-劈裂三阶段扩散过程中均受到不同程度的影响。为此,首先明确全风化花岗岩地层注浆扩散过程中的软化效应,探讨软化效应对... 在全风化花岗岩地层注浆过程中,浆液中的水相在注浆压力和岩土边界的约束条件下存在软化效应,致使浆液在渗透-挤密-劈裂三阶段扩散过程中均受到不同程度的影响。为此,首先明确全风化花岗岩地层注浆扩散过程中的软化效应,探讨软化效应对全风化花岗岩地层注浆扩散的影响机制;其次建立考虑软化效应的全风化花岗岩注浆浆液三阶段扩散理论模型,并开展物理模型试验论证理论模型的可行性;最后将研究成果应用于广州地铁18号线注浆工程实践中。研究结果表明,软化效应伴随整个全风化花岗岩地层注浆过程,理论推导与物理模型试验结果误差小于20%,推导的理论模型可行;现场注浆效果表明,岩芯土体的无侧限抗压强度均大于0.8 MPa,隧道开挖后,掌子面稳定且形成了延展性较好的主干浆脉与分支浆脉,后续开挖过程中未发生灾害事故。 展开更多

关键词 全风化花岗岩 软化效应 三阶段注浆 扩散机制 理论分析

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堤坝防渗加固高聚物注浆材料的扩散性状实验研究 被引量：4

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作者 卢伟敏 《黑龙江水利科技》 2019年第11期20-22,184,共4页

文章先是重点介绍了高聚物注浆材料在坝体砂层中的扩散实验情况,而后分别对高聚物注浆材料在7:3砂砾复合料中扩散实验及高聚物注浆材料在5:5砂砾复合料中扩散实验进行阐述。文章以注入1.5kg、3.0kg、4.5kg和6.0kg四种工况,经过模拟试验... 文章先是重点介绍了高聚物注浆材料在坝体砂层中的扩散实验情况,而后分别对高聚物注浆材料在7:3砂砾复合料中扩散实验及高聚物注浆材料在5:5砂砾复合料中扩散实验进行阐述。文章以注入1.5kg、3.0kg、4.5kg和6.0kg四种工况,经过模拟试验的方式探究高聚物注浆材料在砂层、砂砾中的扩展规律,以为堤坝防渗加固工程应用提供探究和技术参照。 展开更多

关键词 高聚物 堤坝防渗加固 注浆材料 扩散机理 实验研究

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大断面异形盾构同步注浆两阶段复合扩散机制及压力时空分布模式 被引量：2

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作者 李培楠 朱合华 +1 位作者 李晓军 蒋曦 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期90-106,共17页

异形盾构在隧道断面形式多样化发展的情势下越来越多地出现在地铁建设中,因其自身几何形状特性所对应的非常规盾尾间隙和复杂的浆液流动路径让注浆施工控制较为困难,长时间的拼装过程亦使得浆液压力重分布更难明晰。在分析盾构同步注浆... 异形盾构在隧道断面形式多样化发展的情势下越来越多地出现在地铁建设中,因其自身几何形状特性所对应的非常规盾尾间隙和复杂的浆液流动路径让注浆施工控制较为困难,长时间的拼装过程亦使得浆液压力重分布更难明晰。在分析盾构同步注浆充填运动特征和渗透扩散机理的基础上,通过考虑浆液的非预定填充轨迹、黏度时变性以及驱替/渗滤效应,建立更加符合实际情况的浆液填充与渗透复合扩散模型,推导浆液压力和时空扩散距离的理论计算式。由此统一注浆过程中浆液的填充扩散与渗透扩散两阶段,整合浆液压力的传递和消散过程,依托类矩形盾构工程实例获得压力沿管片的3D时空分布规律。研究表明:浆压的传递与消散对管片总的及单位面积受力均有显著影响,填充扩散的计算结果呈上小下大,重力主导的趋势,竖向梯度约为16kPa/m,压力曲线更加饱满,压力槽现象不太明显;该地层和参数条件下的渗透消散计算结果呈非线性变化特征,前期较快后期较慢,达到稳定时间更短,不透水层的形成使得最终浆压与静水压力的差值达到初始渗透压差的46%左右。文中提出的两阶段注浆扩散模型与现场实测结果更加接近,浆液压力分布的局部趋势、波动特征及消散规律与传统方法计算出的结果有显著区别,其能更好地说明浆液在异形空间中的运动方式及其向外扩散中的损失细节。该研究成果也能在传统圆形盾构隧道的建设中进行应用服务,并为精细化分析施工阶段的衬砌管片受力模式提供理论依据。 展开更多

关键词 异形盾构隧道 同步注浆 两阶段扩散模型 复合扩散机制 压力时空分布

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