›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (8): 2137-2143.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

可变倾角单裂隙动水注浆模型试验研究

俞文生1, 2,李 鹏3,张 霄3,王 倩3   

  1. 1.长沙理工大学 交通运输工程学院,长沙 410004;2.江西省高速公路投资集团有限责任公司,南昌 330025; 3.山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061
  • 收稿日期:2014-03-31 出版日期:2014-08-12 发布日期:2014-08-14
  • 通讯作者: 李鹏,男,1989年生,博士研究生,主要从事深埋隧道突水突泥发生机理及注浆控制技术方面的研究工作。E-mail: 763513229@qq.com E-mail:tianxia-19860620@163.com
  • 作者简介:俞文生,男,1976年生,硕士,高级工程师,主要从事高速公路建设技术管理方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展规划(973)项目(No. 2013CB036000);国家自然科学基金(No. 41272385);国家自然科学青年基金资助项目(No. 51209128)。

Model test research on hydrodynamic grouting for single fracture with variable inclinations

YU Wen-sheng1, 2, LI Peng3, ZHANG Xiao3, WANG Qian3   

  1. 1. School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China; 2. Jiangxi Expressway Investment Group Co., Ltd., Nanchang 330025, China; 3. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China
  • Received:2014-03-31 Online:2014-08-12 Published:2014-08-14

摘要: 突涌水灾害对地下工程危害严重,实践表明,注浆是治理突涌水灾害的有效方法。近年来,裂隙岩体注浆理论的研究成为热点,但裂隙动水注浆理论发展缓慢,不能有效指导工程实践。在水平裂隙动水注浆U型扩散理论基础上,研发可变倾角小比例裂隙动水注浆模型试验系统,开展多组室内模型试验,研究倾角对裂隙动水注浆扩散规律的影响机制,同时,利用COMSOL软件对一定倾角的裂隙动水注浆扩散进行数值模拟。研究表明:当裂隙水平时,满足U型扩散形态;当裂隙存在倾角时,在动水水头差和浆液自身重力因素作用下,浆液呈现彗星状扩散形态;相同扩散效果下,注浆速率随裂隙倾角的增加呈抛物线型增长规律,增加注浆速率可以保持注浆孔附近相对于其周边区域的浓度梯度优势。该研究结论对于目前裂隙动水注浆理论是一种重要补充,对指导突涌水灾害治理有一定的实践意义。

关键词: 地下工程, 突涌水, 模型试验, 数值模拟, 裂隙倾角, 扩散规律, 注浆速率

Abstract: Water inrush does serious harm to underground engineering. Practice has proved that grouting is an effective technical means to manage water inrush. In recent years, the research on grouting theory for fractured rock mass has become hot, but the fractured hydrodynamic grouting theory develops slowly which was not enough to guide the grouting engineering practice effectively. On the basis of U-shaped diffusion law of horizontal fracture dynamic grouting, the small scale model test system for fracture dynamic grouting with variable inclination is developed. The inclination influence mechanism for grouting diffusion in hydrodynamic conditions is studied by carrying out multi-group indoor model tests and simulating fracture dynamic grouting diffusion process with certain inclination by COMSOL software. The research shows that it meet the U-shaped diffusion law when the fracture is horizontal, and it presents comet-shaped diffusion law under the influence of water head difference and gravity when the fracture existed inclination. Grouting rate and inclination presented parabola-shaped relationship curves under same diffusion effect, and increasing grouting rate can keep the concentration gradient advantage of grouting hole compared with around area. Some suggestions for reference to guide engineering practice are proposed on basis of research results. The conclusions are important complements for the present fractured hydrodynamic grouting theory, and play a positive role to guide grouting engineering practice.

Key words: underground engineering, water inrush, model test, numerical simulation, fracture with inclination, diffusion law, grouting rate

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[1] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[2] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
[3] 李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[4] 艾希, 冷伍明, 徐方, 张期树, 翟斌, . 新型预应力路基水平附加应力计算的图表法[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 253-266.
[5] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[6] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[7] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[8] 郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[9] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[10] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[11] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[12] 韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[13] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[14] 王东坡, 陈政, 何思明, 陈克坚, 刘发明, 李明清, . 泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3363-3372.
[15] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
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[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[3] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[4] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[5] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[6] 赵明华,雷 勇,张 锐. 岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究[J]. , 2012, 33(2): 524 -530 .
[7] 马 刚 ,常晓林 ,周 伟 ,周创兵 . 基于Cosserat理论的重力坝深层抗滑稳定分析[J]. , 2012, 33(5): 1505 -1512 .
[8] 王 宇 ,贾志刚 ,李 晓 ,汪 灿 ,余宏明 . 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. , 2012, 33(6): 1795 -1800 .
[9] 谭忠盛 ,李 健 ,卓 越 ,张 鹏 . 无纺布对海底隧道衬砌防水作用的试验研究[J]. , 2012, 33(7): 1927 -1932 .
[10] 邓华锋,李建林,朱 敏,王孔伟,王乐华,邓成进. 饱水-风干循环作用下砂岩强度劣化规律试验研究[J]. , 2012, 33(11): 3306 -3313 .