非饱和土中宾汉姆流体碗状渗透扩散机理

钻孔灌注桩在施工过程中防止泥浆护壁浆液的过度渗透扩散对维持桩孔稳定具有重要的意义。通过考虑非饱和土体渗透系数与浆体黏性的变化规律,假设桩孔底部渗透形状为碗状渗透,建立了浆体渗透扩散模型,同时基于多孔介质流体力学原理,得到了浆体渗透扩散距离的解析公式。然后对浆体渗透扩散模型进行对比验证。最后根据工程实际分析浆体渗透扩散模型的变化规律。研究表明,球状假设的扩散距离是碗状假设的2.7倍。桩孔半径由0.1 m变化到1.0 m,其渗透范围增大了2.2~2.6倍。中粗砂的含水率大于24%或基质吸力小于6 kPa时,非饱和性对渗透范围的影响在10%以下。当浆体初始黏度n p0≤25 mPa·s时,可增加浆体初始黏度n p0以控制浆体在土层中的扩散范围。此外根据不同地层的类型提出了其适用的浆体参数与浆体种类。研究结果可为控制泥浆渗透范围提供理论依据,对工程实际有指导意义。

基于注浆支护的巷道围岩浆液扩散规律研究

注浆工程的隐蔽性导致浆液在岩体裂隙内扩散渗透规律研究无法表面、直观,注浆机理研究存在一定不足。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立模型来模拟在静水条件下改变水灰比、裂隙张开度、注浆压力等参数浆液扩散规律的变化,并模拟浆液扩散不同位置渗透压力的变化,发现浆液呈圆形扩散以及不同参数条件下渗透压力和扩散距离的变化规律。研究得出:浆液有效扩散距离随裂隙张开度基本呈线性递增,张开度对浆液扩散距离改变明显,浆液渗透扩散对裂隙张开度较敏感;渗透压力随浆液扩散有效距离增加而降低。研究为巷道围岩注浆加固提供一定的理论依据。