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基于Fluent的裂隙注浆浆液流动特性研究

发布时间:2018-02-20 15:08

  本文关键词: 裂隙模型 浆液 静水 动水 数值模拟 出处:《河南理工大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:注浆技术是土木工程中加固、堵水与防渗的有效手段之一。目前,与注浆工艺、注浆设备、注浆材料的快速发展相比,注浆理论特别是裂隙注浆理论发展相对滞后,因此对此研究很有必要。本论文在前人研究的基础上,建立了静水条件下平板裂隙单向流动模型、平板裂隙辐向流动模型、椭圆形裂隙单向流动模型、楔形裂隙模型和动水条件下平板裂隙模型,并依据模型做了理论推导与基于Fluent的数值模拟,以此来研究浆液的流动特性,作为对注浆理论的补充。结果表明:静水条件下,针对平板裂隙模型和椭圆形裂隙单向流动模型,浆液压力降与浆液粘度成正比、与浆液流动速率成正比、与裂隙开度的平方成反比。平板裂隙单向流动模型和椭圆形裂隙单向流动模型此两种模型的裂隙为不扩展裂隙,其压力降与浆液扩散距离成正比;平板裂隙辐向流模型的裂隙为扩展裂隙,压力降与扩散半径成对数关系;裂隙开度对浆液压力降影响最为显著;浆液在收缩型楔形裂隙中流动,其浆液压力随着浆液的扩散而减小且减小梯度增大;浆液在扩散型楔形裂隙中流动,其浆液压力随着浆液的扩散而减小且减小梯度减小。动水条件下,浆液扩散形态为前宽后窄类似椭圆形。地下水流速越大,浆液扩散区域将越窄越长且浆液更易被稀释,不利于注浆堵水;注浆压力越大、裂隙开度越大、浆液粘度越小、地下水压力越小等比较有利于浆液扩散。注浆压力一定,随着注浆时间的延长,浆液锋面流速减小且减小梯度减小。注浆孔处注浆压力最大,随着浆液的扩散,浆液压力减小且减小梯度减小。
[Abstract]:Grouting technology is one of the effective means to reinforce, block water and prevent seepage in civil engineering. At present, compared with the rapid development of grouting technology, grouting equipment and grouting materials, the development of grouting theory, especially the theory of fissure grouting, is relatively lagging behind. Therefore, it is necessary to study this problem. On the basis of previous studies, this paper has established the unidirectional flow model of plate fractures under hydrostatic conditions, the radial flow model of plate fractures, the unidirectional flow model of elliptical fractures, and the model of unidirectional flow of flat fractures under hydrostatic conditions. The wedge-shaped fracture model and the plate fracture model under hydrodynamic conditions are used to study the flow characteristics of the grouting fluid by theoretical derivation and numerical simulation based on Fluent. The results show that under the hydrostatic condition, the flow characteristics of the slurry are studied. For plate fracture model and elliptical fracture unidirectional flow model, the slurry pressure drop is directly proportional to the slurry viscosity and is proportional to the slurry flow rate. It is inversely proportional to the square of crack opening. The unidirectional flow model of flat plate fracture and the one-way flow model of elliptical fissure are two kinds of models, the fracture is not expanded, and the pressure drop is proportional to the distance of slurry diffusion. The crack of radial flow model of plate fissure is extended fissure, the pressure drop and diffusion radius are logarithmic, the crack opening has the most significant influence on the pressure drop of slurry, the slurry flows in the shrinkage wedge fissure, The slurry pressure decreases and the gradient increases with the diffusion of the slurry, and the slurry pressure decreases and decreases with the diffusion of the slurry in a diffusive wedge fissure. The shape of slurry diffusion is similar to ellipse. The larger the velocity of groundwater is, the narrower the area of slurry diffusion will be and the more easily the slurry will be diluted, which is not conducive to grouting plugging, the greater the grouting pressure, the greater the degree of crack opening and the smaller the viscosity of the slurry. The lower the groundwater pressure is, the more favorable the grouting pressure is. With the extension of grouting time, the velocity of the front surface of the slurry decreases and the gradient decreases. The grouting pressure at the grouting hole is the largest, and with the diffusion of the grouting fluid, the velocity of the grouting front decreases and the gradient decreases with the extension of the grouting time. The slurry pressure decreases and the gradient decreases.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU746.3

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本文编号:1519268

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