岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 2250-2258.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0007

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基于修正立方定律的岩体粗糙裂隙网络 注浆过程模拟研究

崔溦1, 2,王利新1,江志安3,王超1, 2,王枭华1,张社荣1, 2   

  1. 1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300350; 2. 天津大学 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室,天津300350;3. 中国水电基础局有限公司,天津 301700
  • 收稿日期:2021-01-05 修回日期:2021-03-16 出版日期:2021-08-11 发布日期:2021-08-16
  • 作者简介:崔溦,男,1977年生,博士,教授,主要从事岩土工程及水工结构物动静力分析研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金雅砻江联合基金(No. U1765106)

Numerical simulation of grouting process in rock mass with rough fracture network based on corrected cubic law

CUI Wei1, 2, WANG Li-xin1, JIANG Zhi-an3, WANG Chao1, 2, WANG Xiao-hua1, ZHANG She-rong1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 2. Key Laboratory of Earthquake Engineering Simulation and Seismic Resilience of China Earthquake Administration, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 3. Sinohydro Foundation Engineering Co., Ltd., Tianjin 301700, China
  • Received:2021-01-05 Revised:2021-03-16 Online:2021-08-11 Published:2021-08-16
  • Supported by:
    This work was supported by the Joint Fund of National Natural Science Foundation of China and Yalong River (U1765106).

摘要: 受裂隙起伏程度影响,粗糙岩体裂隙中浆液流动规律与已有成果存在明显不同。从单一裂隙中流体流动的平行板模型出发,通过修正立方定律,建立了黏性流体粗糙裂隙中的流动规律模型,其与单条裂隙注浆试验的结果具有较好的一致性;基于岩体随机裂隙网络(DFN)模型,通过改变裂隙网络特性和注浆压力,对裂隙岩体中注浆过程进行模拟和研究。研究结果表明:岩体渗透性决定注浆扩散范围,但连通性是影响流体扩散过程的重要因素,可以在局部区域对流体扩散起到影响;注浆压力的增加会改变浆液扩散速度大小,使浆液更容易扩散至离注浆点远、局部连通性差的区域,但过大的注浆压力反而容易导致裂隙张开,甚至破坏岩体。

关键词: 裂隙岩体, 随机裂隙网络, 黏性流体, 注浆, 数值模拟, 流动规律

Abstract: Due to the influence of fracture undulation, there is an obvious difference in the grout flow rule between the rock mass with rough fractures and the rock mass with existing results. Based on the parallel plate model of fluid flow in a single crack, a flow rule model of viscous fluid in a rough fracture was developed using a corrected cubic law. The derived results were agreed well with that from a single crack grouting test. Based on a discrete fracture network (DFN) model, the grouting process in a fractured rock mass was simulated and studied by changing the fracture network characteristics and the grouting pressure. The results show that the grouting diffusion volume is controlled by the permeability of rock mass, but the connectivity plays a key factor affecting the fluid diffusion process, which can affect the fluid diffusion in local areas. The increase of grouting pressure changes the slurry diffusion velocity, which can make the slurry easier to diffuse to the remote areas that far from the grouting point and those areas with poor local connectivity, however, excessive grouting pressure may cause the fracture opening and even lead to the rock mass failure.

Key words: jointed rock mass, discrete fracture network, viscous fluid, grouting, numerical simulation, flow rule

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[1] 蒋水华, 欧阳苏, 冯泽文, 康青, 黄劲松, 杨志刚, . 基于结构面参数概率分布更新的 节理岩质边坡可靠性分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2589-2599.
[2] 马成昊, 朱长歧, 刘海峰, 崔翔, 王天民, 姜开放, 易明星, . 土的颗粒形貌研究现状及展望[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2041-2058.
[3] 乔趁, 王宇, 宋正阳, 李长洪, 侯志强, . 饱水裂隙花岗岩周期冻胀力演化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2141-2150.
[4] 朱淳, 何满潮, 张晓虎, 陶志刚, 尹乾, 李利峰, . 恒阻大变形锚杆非线性力学模型 及恒阻行为影响参数分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1911-1924.
[5] 周禹良, 侯公羽, 袁东锋, 李生生, 丁振宇, . 溶蚀孔隙型白云岩浆−水径向扩散模型及工程应用[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1983-1994.
[6] 刘向阳, 程桦, 黎明镜, 王雪松, 张亮亮, 周瑞鹤, . 基于浆液流变性的深埋岩层纵向劈裂注浆理论研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1373-1380.
[7] 王兆耀, 刘红军, 杨奇, 赵真, 胡瑞庚, . 波流作用下大直径单桩的局部冲刷特征分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1178-1185.
[8] 陈猛, 崔秀文, 颜鑫, 王浩, 王二磊. 岩石−钢纤维混凝土复合层抗压强度预测模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 638-646.
[9] 石峰, 卢坤林, 尹志凯. 平移模式下刚性挡土墙三维被动滑裂面的确定与土压力计算方法研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 735-745.
[10] 李红星, 冯世进, 何邵华, 张晓磊, 孙达明, . 砂土场地光热发电新型高强预应力混凝土短桩 基础受力特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3217-3226.
[11] 窦金熙, 张贵金, 张熙, 范伟中, 宋伟, . 砂质土体脉动注浆浆−土耦合动力响应分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3315-3327.
[12] 王东坡, 何启维, 刘彦辉, 温继伟, 李伟, . 滚石冲击改进型开口帘式网耗能机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3356-3365.
[13] 梅锦玲, 曹洪, 骆冠勇, 潘泓, . 准三维有限元模型在多层地基区域渗流中 的扩展与适宜性分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3428-3439.
[14] 郭金刚, 李耀晖, 何富连, 陈见行, 赵光明, 张俊文, . 基于残余剪切强度的全长黏结锚杆拉拔模拟[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 2953-2960.
[15] 金爱兵, 陈帅军, 赵安宇, 孙浩, 张玉帅, . 基于无人机摄影测量的露天矿边坡数值模拟[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 255-264.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .