Grouting is an important method for water prevention in water-rich fractured rock mass. At present, it is little considered that influence of liquid-solid phase transition behavior of quick setting grout on grouting process and water sealing performance. Therefore current grouting theroy is hard to guide grouting design in water-rich fractured rock mass. In this research project, methods of laboratory test, theoretical analysis and physical simulation test are used. Liquid-solid phase transition process of quick setting grout is tested. The governing equation of liquid-solid phase transition behavior is established. The dilution effect of water-rich environment on grout is studied. Shape of grout-water mixing zone and distribution characteristics of grout concentration are obtained. The step-by-step iterative algorithm for grouting diffusion process is developed. By analyzing the non-uniformity of spatial distribution of grout phase transition parameters, grouting diffusion mechanism of quick setting grout in rock fracture is illustrated. Failure process of grout colloid in fracture under condition of increasing groundwater pressure is studied. Groundwater sealing criterion in fractured rock mass is established. Time-dependent growth mechanism of groundwater sealing performance of quick setting grout is obtained. Research results are helpful to complement grouting theory in fractured rock mass, and provide the theoretical basis for grouting design of quick-setting grout in water-rich fractured rock mass.
注浆是治理富水裂隙岩体水害的重要方法,目前的注浆设计较少考虑速凝浆液流-固相变特性对注浆过程及堵水性能的影响,难以有效指导富水裂隙岩体的注浆堵水设计。本项目拟采用室内试验、理论分析与物理模拟试验相结合的研究方法,在速凝浆液流-固相变特性试验测试的基础上,提出速凝浆液流-固相变过程的表征方法,建立浆液流-固相变控制方程;研究富水环境对浆液的稀释效应,获得浆-水过渡区形态及浓度分布特征,开发注浆扩散过程步进式迭代算法,分析注浆过程中浆液相变参数的空间分布非均匀性,阐明速凝浆液裂隙注浆扩散机理;研究地下水压力递增条件下裂隙内部浆液凝胶体失稳破坏过程,建立裂隙岩体地下水封堵判据,获得速凝浆液地下水封堵性能随时间增长机制。研究成果有助于补充和完善裂隙岩体注浆控制理论,为速凝浆液的富水裂隙岩体注浆设计提供理论依据。
注浆是治理富水裂隙岩体水害的重要方法,目前的注浆设计较少考虑速凝浆液流-固相变特性对注浆过程及堵水性能的影响,难以有效指导富水裂隙岩体的注浆堵水设计。本项目采用了室内试验、理论分析与物理模拟试验相结合的研究方法,在速凝浆液流-固相变特性试验测试的基础上,提出了速凝浆液流-固相变过程的表征方法,建立了浆液流-固相变控制方程;研究了富水环境对浆液的稀释效应,获得了浆-水过渡区形态及浓度分布特征,开发了注浆扩散过程步进式迭代算法,分析了注浆过程中浆液相变参数的空间分布非均匀性,阐明了速凝浆液裂隙注浆扩散机理;研究建立了裂隙岩体地下水封堵判据。研究结果表明:C-S浆液凝胶反应过程可分为流态阶段、流固相变阶段、固态阶段三个阶段;W/C的增加会减缓浆液凝胶反应,相变起始时间、持续时间、结束时间延长。C:S体积比增加有利于加固C-S浆液凝胶反应,相变起始时间、持续时间、结束时间会缩短;在W/C=0.8~2.0,C:S=1:1~3:1配比范围内,在C-S浆液在流固相变阶段内的剪切应力与剪切速率关系均符合宾汉流体本构模型,随着C-S浆液凝胶反应的进行,浆液屈服应力与粘度值不断增高,浆液逐渐由流体状态向固体状态转变;在C-S浆液流固相变过程中,浆液粘度、屈服应力随时间变化均呈现出显著的非线性特征,两者随时间增长速率不断增大;在C-S浆液流固相变阶段,浆液屈服应力、粘度随时间变化关系均可采用指数函数形式描述。研究成果有助于补充和完善裂隙岩体注浆控制理论,为速凝浆液的富水裂隙岩体注浆设计提供理论依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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