黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形渗透注浆机制研究

浆液黏度时变性对注浆扩散范围计算值影响很大。基于宾汉体浆液的流变方程与流体黏度时变性方程,建立了黏度时变性宾汉体浆液的流变方程与渗流运动方程,并依据某些假设,推导了时变性宾汉体浆液柱-半球形渗透注浆机制及探讨了半球体部分扩散半径l1与柱体部分扩散长度m的关系:m=(2l1/3)(2n+1)。通过设计室内注浆试验对其进行了验证,结果表明:由黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形渗透机制计算的半球体部分扩散半径、圆柱体部分扩散长度及注浆扩散体体积的理论值与试验测量值虽分别有15%、10%及40%左右的差异,但都处于可接受误差范围内,因而,在总体上能较好地反映黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形注浆渗透规律,对注浆设计、施工和理论研究等方面具有一定的参考价值与指导作用。

宾汉姆流体柱-半球形渗透注浆形式扩散参数的研究

采用理论分析与试验研究等方法,以宾汉姆流体流变方程及渗流运动方程为基础,研究了宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径及柱体部分扩散高度的理论计算公式;分析了宾汉姆流体流变性、注浆压力、地下水压力及注浆管半径对柱-半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径及柱体部分扩散高度的影响;并设计注浆试验对其进行验证。结果表明,由宾汉姆流体柱-半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径及柱体部分扩散高度理论公式计算出的半球体部分扩散半径及柱体部分扩散高度理论值与注浆试验的实测值间有25%~30%范围内的差异,处于可接受误差的范围内。因此,研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。

牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式扩散参数的研究

文献检索表明:目前国内外还没有一个能较准确地计算牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式扩散参数(如半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度等)的理论公式,导致理论远滞后于工程应用。以牛顿流体流变方程及渗流运动方程为基础,研究了牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的理论计算公式;分析了牛顿流体的流变性、注浆压力、地下水压力及配置流体的水体温度对牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的影响;并设计注浆试验对其进行验证。结果表明:由牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的理论公式计算得到的半球体部分扩散半径和柱体部分扩散高度理论值与注浆试验实测值间虽有30%左右的差异,但它们都处于可接受误差范围内。因此,研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。

幂律型流体柱形渗透注浆机制

为进一步完善与丰富幂律型流体的渗透注浆理论,探讨了幂律型流体的柱形渗透注浆机制.采用理论分析与实验研究等方法,以幂律型流体流变方程及渗流运动方程为基础,推导了幂律型流体柱形渗透注浆扩散机制;分析它的适用范围及参数确定方法,并设计室内注浆试验对其进行验证.结果表明:实际测量计算的幂律型流体在被注砾(砂)石体中的等效扩散半径值与由幂律型流体柱形渗透注浆扩散机理公式计算出的扩散半径理论值间虽有30%35%的差异,但都处于可接受误差范围内.幂律型流体柱形渗透注浆扩散机理在整体上能较好地反映幂律型流体在被注介质中的柱形注浆渗透扩散规律,可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用.

石门揭煤破碎围岩注浆加固理论及应用

为了对鹤煤八矿-655轨道石门处破碎围岩进行注浆加固,基于黏度时变性宾汉体浆液,根据浆液扩散机理对围岩注浆加固技术展开探讨。在相关假设基础上,建立了黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形渗透注浆模型。由宾汉体浆液的流变方程与流体黏度时变性方程,推导出了浆液的有效扩散半径,确定了合理的浆液控制范围和注浆孔布置方式,并对注浆前后瓦斯抽采效果进行验证,结果表明,注浆后瓦斯抽采纯量提升了25.3%。

复杂构造破碎带石门注浆加固技术研究及应用

为了对鹤煤八矿-655轨道石门处破碎围岩进行注浆加固,本文基于牛顿体浆液,根据浆液扩散机理对围岩注浆加固技术展开探讨。在相关假设基础上,建立了柱-半球形渗透注浆模型,计算出了浆液的有效扩散半径,确定了浆液有效控制范围和合理的注浆孔布置方式,并对注浆前后瓦斯抽采效果进行验证,结果表明,注浆后瓦斯抽采纯量提升了25.3%。

幂律型流体的柱–半球形渗透注浆机制研究

在实际工程实践中,注浆是最常用的方法,注浆扩散机制是决定其能否在工程中成功应用的关键因素。采用理论分析与试验研究等方法,研究幂律型流体的柱–半球形渗透注浆形式的柱体部分扩散高度与半球形部分扩散半径的理论机制公式并分析其适用范围及参数的确定方法。通过设计室内注浆试验对其进行验证,结果表明：试验实际测量的半球体部分扩散半径及柱体部分扩散高度值与由幂律型流体的柱–半球形渗透注浆扩散公式得到的扩散半径与扩散高度理论计算值间虽有30%-35%的差异,但都处于可接受误差范围内,在总体上能较好地反映幂律型流体在被注介质中的柱–半球形注浆渗透扩散规律。由于国际国内对幂律型注浆流体的柱–半球形渗透注浆机制的研究还鲜见报道,由此,本文的研究成果可为实际注浆施工提供一定理论支撑与指导作用。

考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制

多孔介质的迂回曲折效应对浆液在其中的渗透扩散与注浆效果具有非常重要的影响。采用理论分析,研究考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体渗流运动方程,推导考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制;基于计算机编程技术,依托COMSOL Multiphysics平台与达西定律,二次开发得到考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制的三维数值模拟程序,并以此开展不同水灰比幂律型水泥浆液在砾石土体中渗透注浆过程的数值模拟;通过对比分析,研究理论分析、模型试验与数值模拟结果验证该理论机制。研究结果表明:采用考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制得到的扩散半径理论计算值、数值模拟值较不考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆扩散机制公式得到的扩散半径理论计算值、数值模拟值更接近注浆模型试验值,因此可较好地说明考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制较不考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆扩散机制公式更能反映幂律流体在多孔介质中的渗透注浆扩散规律。该研究成果可为多孔介质地层的实践注浆工程设计及施工提供一定的理论指导与技术参考。