机械开挖岩体裂隙注浆扩散模型分析

针对传统注浆扩散模型的扩散机制未考虑裂隙开度、注浆压力等因素的问题,研究分析机械开挖岩体裂隙注浆扩散模型。基于流体力学理论计算岩体裂隙的等效水力开度,在定义裂隙注浆扩散模型基本假设条件的同时,构建由流核高度、岩体裂隙界面平均流速、裂隙注浆扩散运动方程组成的机械开挖岩体裂隙注浆扩散模型,并依据该模型推导裂隙注浆扩散区内的压力时空分布方程,利用该方程分析注浆压力、时间以及扩散距离等岩体裂隙注浆扩散特征。实验结果表明:岩体裂隙注浆时,扩散半径与裂隙开度、注浆压力以及水流速度呈正相关关系,与静水压力、裂隙注浆粘度呈负相关关系;该模型基本满足实际注浆压力与时空变化规律,可估算出灌注工程设计的合理参数,提升其工作效率。

注浆扩散与浆液若干基本性能研究

浆液流型、流变参数的时变性、可灌性、塑性强度和可重复注浆性是影响浆液扩散的基本性能。试验表明,各种浆液分别属于三种不同流型;水泥基浆液在注浆过程中流型不变;浆液粘度的时变性规律符合指数函数。研制了平板裂隙注浆装置进行试验,结果表明,普通水泥浆的最小可灌裂隙宽度并非 0.18 mm 或 0.2 mm。在重复注浆时,后注浆液克服先注浆液的粘聚力,在流道中间冲开新通道继续注入,而不是推动先注浆液向前整体移动。“塑性强度”概念可以推广到一般浆液,用这一指标可以预知浆液的可注期。基于以上试验研究成果,尤其是粘度时变性规律,建立了稳定性浆液注浆扩散模型。