热-流-固耦合环境下水泥基梯度功能注浆材料的设计与性能研究

基本信息
批准号:51204128
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:孙涛
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李新平,路亚妮,曹晓梅,欧阳康,赵磊,陈奇
关键词:
自修复梯度功能注浆料深部裂隙岩体固耦合环境
结项摘要

By means of chemical compatibility, modification, this project make common Portland cement as main raw materials, mixed with chemical additive, mineral materials, polymer to manufacture cement-based material system, in order to meet the needs of the fractured rock mass deep grouting.The project study the heat coupling response and control machanism between cement-based material layer and the rock mass in thermal-hydrological-mechanical environment. Through the observation of cement-based material microscopic structure and the change of pore structure, the research explore the transmission properties of cement-based material with the time evolution law. Through the set and control the driving force to control certain ions transmission, the study realize cracks self-healing in cement-based material degradation process.Through the laboratory test and the model test, the experiment study the machanical character of grouting rock specimens in high pressure, high penetration condition. And through the observation after grouting rock fracture in the complex stress path, the expansion and the transfixion crack up mechanism, the experiment build coupling mechanics model with stress field and penetration field of grouting fractured rock mass,which can evaluate the effect of cement-based functionally graded grouting materials.

本项目拟以常见的硅酸盐水泥为主要原材料,在材料组成中辅以化学外加剂、矿物掺和料、聚合物等,经化学配伍、改性等手段制备不同的水泥基材料体系,以满足深部裂隙岩体注浆的需求;掌握热-流-固耦合环境下,水泥基材料功能层间及其与周围岩体的热耦合响应及调控机理,通过观察水泥基材料显微结构和孔结构的变化,探索水泥基材料的传输特性随时间的演化规律,通过设置和调控外加驱动力控制特定离子的定向传输,实现水泥基材料劣化过程中裂缝的自愈合性修复;通过室内试验和模型试验,研究经注浆处理后岩石试件在高围压、高渗透压作用下的加卸载力学特性,并通过观察注浆后岩体裂隙在复杂应力路径下的起裂、扩展和贯通机制,建立注浆深部裂隙岩体的应力场、渗透场耦合的力学模型,对水泥基功能梯度型深部岩体注浆材料的效果进行比较评价。

项目摘要

本项目以常见硅酸盐水泥为主要原料,在材料组成中辅以聚丙烯酰胺(PAM)、硅灰、碳酸锂、粉煤灰和矿粉等,制备出了性能差异的内、外两种水泥基材料体系,同时系统地分析了不同硅灰、聚丙烯酰胺掺量对外层注浆料凝结时间及流变性能的影响及不同粉煤灰掺量对内层注浆料凝结时间和微膨胀性能及流变性能的影响,最后利用多相分层成型法制备得到了水泥基梯度功能注浆料;依据牛顿流体和宾汉流体扩散规律,综合分析了水泥基梯度功能注浆料在静水、有限边界动水条件下的扩散规律,提出了其在静水、有限边界动水条件下的相关扩散运动方程;制备得到的水泥基梯度功能注浆料对于提高裂隙岩体的稳定性具有较好的效果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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