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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
高温富水环境下裂隙岩体注浆试验装置研制及浆液扩散规律研究
  • 作者

    余永强张纪云范利丹王树仁徐峰杨杰任连伟

  • 单位

    河南理工大学 土木工程学院河南省地下空间开发及诱发灾变防治国际联合实验室

  • 摘要

    为研究隧道工程高温裂隙岩体注浆浆液的扩散规律,以大瑞铁路高黎贡山隧道破碎围岩为研究对象,研制了一套高温富水环境下破碎岩体注浆的试验装置。以粒径2-5 mm的堆积岩块模拟破碎地层,通过对试验装置施加反向作用力实现模拟地层压缩变形,使各组试验的地层孔隙率误差控制在0.5%以内。运用均匀设计法构建开展了多组裂隙注浆试验,分析了地层温度、单位时间流量、水灰比等因素对浆液扩散规律的敏感性,系统讨论了地层温度作用下,随单位时间注浆流量变化浆液结石体形状的变化规律。研究结果表明:研制的试验装置可满足高温富水环境下裂隙岩体的注浆试验,模拟破碎地层压缩变形量和孔隙率的试验值与理论值的误差均小于0.1%,能够实现高温水的循环与恒温作用时间控制,验证了模型的合理性。发现地层温度、水灰比和注浆流量对扩散范围的影响并非线性关系,而是多元幂函数关系,构建了对应的浆液扩散范围求解式,并对影响浆液扩散范围的参数进行单因素和多因素分析。本试验条件影响浆液扩散范围的主要因素是单位时间流量,地层温度最小,水灰比居中,且水灰比和地层温度对浆液扩散范围的影响差距不大。浆液的扩散形式以充填压密为主,随单位时间流量从小到大变化,结石体形状从饼状逐渐过渡到锥形体,再到类似圆球车阻石的形状,随流量的增大球体直径的增幅大于饼状结构直径,最后,近似呈完整球形结构。研究结论可为高温富水环境下裂隙发育地下工程的注浆设计和施工提供依据和参考。

  • 关键词

    高温富水注浆装置裂隙岩体模型扩散

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