基于PSO-LSSVM的砂层可注性预测模型及其敏感性分析

现有砂层可注性评价方法多为分类评价,且分类标准不一,不利于实际工程应用.为此,采用粒子群算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)进行优化,提出可注性量化预测模型.选取水泥浆液水灰比R WC、相对密实度D r、细颗粒(直径<0.075 mm)含量θ、砂层特征粒径D 10和D 15为控制变量,开展129组可注性室内试验,以每组试验浆液扩散距离作为可注性量化评价指标.基于PSO-LSSVM方法建立砂层可注性与各控制变量间的关系模型,采用傅里叶幅度敏感性测试法(FAST)对可注性影响因素进行全局敏感性分析.结果表明:PSO-LSSVM模型具有较高的预测精度,砂层可注性模型预测值与试验值基本一致,拟合优度R 2为0.982;各影响因素对可注性的敏感性排序为:D 10>D 15>D r>θ>R WC,其中D 10和D 15敏感性显著高于D r、θ和R WC.

张马屯铁矿区既有阻水帷幕薄弱区治理技术方案

针对张马屯铁矿矿区既有帷幕薄弱区的裂隙涌水、破碎地层等结构薄弱部分开展了综合治理方案探索。通过对帷幕、地质、涌水及钻孔资料的分析,结合物探、井下及钻孔探测进行了全面地质分析,确定了区域水力补给水平、帷幕薄弱段位置、不良构造形态及富水空间分布情况,结合各施工要素确定了精准治理思路,根据"物探先行、钻探跟进"思路,提出了矿体帷幕薄弱区综合治理技术方案。研究表明:(1)帷幕补注浆方法对于帷幕稳定性治理具有积极作用,减水效果明显;(2)基于物探-钻探的帷幕区薄弱段综合分析手段,能够对帷幕薄弱性进行较为准确和可靠的评价,辅以材料选用等手段可以为注浆治理提供科学依据。张马屯铁矿既有帷幕薄弱区在经过综合治理后减水效果显著,破碎岩体耐压强度提高、涌水减少,治理成效明显,可为同类工程实践提供参考。

海洋环境下注浆加固体的力学性能演化

为研究海水侵蚀作用对砂层注浆加固体的影响,采用自主研发的砂层渗透注浆模拟试验系统开展不同水灰比条件下的砂层渗透注浆试验。通过单轴压缩试验、直剪试验、渗透试验、扫描电镜试验等多种试验手段,研究试件在不同养护环境下的力学性能演化规律。试验结果表明,海水养护环境对于注浆加固体前期强度和抗渗性具有一定的促进作用,但随着养护时间的增长会抑制注浆加固体力学性能的提升,该过渡时间为50~90 d。试验中、后期海水环境下注浆加固体力学性能的衰减是海水中侵蚀性离子抑制注浆加固体力学性能的增长过程和促使注浆加固体力学性能劣化过程共同作用的结果。

考虑水泥浆液析水作用的水平裂隙注浆扩散机制研究

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。

基于渗滤效应的沙层劈裂注浆扩散规律分析及其ALE算法

渗滤效应广泛存在于沙层劈裂注浆扩散过程中,并对扩散规律有重要影响,目前尚未有合理的劈裂注浆理论对其充分考虑。针对沙层劈裂注浆中的渗滤效应,采用一维渗滤模型对其进行描述,并结合平板裂隙注浆扩散模型,推导得到劈裂注浆扩散控制方程。通过与不考虑渗滤效应的劈裂扩散模型对比,揭示渗滤效应对注浆扩散的影响机制。采用有限元瞬态移动网格ALE方法对沙层劈裂注浆扩散过程进行动态模拟,模拟结果与理论研究结果相符;开展沙层劈裂注浆扩散现场试验,试验结果表明实际劈裂浆脉长度与理论模型和数值模型计算结果相近,验证了理论模型和数值模型的合理性。