粘度时变浆液流变特性与裂隙岩体平面注浆扩散研究
本文选题:粘度时变性浆材 + 水化热 ; 参考:《成都理工大学》2016年硕士论文
【摘要】:注浆技术作为岩土工程学的一个分支在200多年的发展过程中由经验方法逐渐完善成为一门具有理论的技术。由于该技术简单、经济、有效,如今已在矿山、水利、土木、交通等多个领域得到了广泛应用,特别是随着新型注浆材料的涌现,极大的推动了注浆技术的发展。本文正是立足于已广泛应用的新型注浆材料——SJP粘度时变性浆材,通过数字式水泥水化热测量系统、旋转粘度计、灌浆扩散测试装置等探讨了该浆液水化反应历程及流变特性,并结合室内模拟试验研究了浆液在单一裂隙岩体中扩散规律,最后在试验的基础上构建SJP粘度时变性浆液在单一裂隙岩体中扩散理论模型。具体研究内容及成果如下:1)通过数字式水泥水化热测量系统研究了SJP粘度时变性浆材、水玻璃-水泥浆液对水泥水化历程的影响;并通过控制变量的方式研究了SJP粘度时变性浆材中各组成成分助剂2#、助剂3#在水化历程中所起的作用。2)研究了不同水灰比普通水泥浆液、SJP粘度时变性浆液和水玻璃-水泥浆液流变特性并根据试验结果判断浆液所属流型,验证浆液在流动过程中“流型不变”的结论;同时探究了各浆液粘度与时间关系,通过函数拟合得到粘度与时间呈指数函数的统一方程式。3)测定了普通水泥浆液、SJP粘度时变性浆液和水玻璃-水泥浆液的基本物理力学性质并进行了对比,试验结果表明:SJP粘度时变性浆液具备初始流动度大、流动性好、可泵期可控、初终凝时间短、前期强度增长快后期强度不低于同水灰比普通水泥浆强度的性质,该材料是解决注浆过程中浆液漏失量大,久注不止的理想注浆材料。4)利用灌浆扩散测试装置研究了水泥浆液在不同倾角裂隙中的扩散形态及扩散规律,通过横向和纵向距离来表征浆液扩散的距离,并通过试验说明了注浆流量、裂隙倾角、浆液粘度是影响浆液横向扩散的主要因素;同时通过不同粘度的普通水泥浆液表征SJP粘度时变性浆液在倾斜裂隙中的流动,探究了其粘度时变性质在裂隙堵漏中的良好作用。5)结合前期对SJP粘度时变性浆液的流变特性试验,利用宾汉流体的本构方程,考虑宾汉流体存在流核,同时考虑裂隙倾角、浆液粘度时变性对浆液扩散的影响,推导SJP粘度时变性浆液在裂隙注浆中的扩散理论模型。
[Abstract]:Grouting technology, as a branch of geotechnical engineering, has been developed from empirical method to a theoretical one in the course of more than 200 years' development. Because the technology is simple, economical and effective, it has been widely used in many fields such as mining, water conservancy, civil engineering, transportation and so on. Especially, with the emergence of new grouting materials, the development of grouting technology has been greatly promoted. This paper is based on the widely used new grouting materialsSJP viscosity time-variant slurry, through the digital cement hydration heat measurement system, rotating viscometer, The hydration reaction history and rheological characteristics of the slurry were discussed by grouting diffusion test device, and the diffusion law of the slurry in a single fractured rock mass was studied in combination with laboratory simulation tests. Finally, on the basis of experiments, a theoretical model of diffusion of SJP viscosity time-varying slurry in a single fractured rock mass is established. The specific research contents and results are as follows: (1) the effects of SJP viscosity time-varying slurry, water-glass cement slurry on cement hydration process are studied by digital cement hydration heat measurement system. The effects of additive 2#and auxiliaries in the hydration process of SJP viscosity time modified paste were studied by controlling the variables. 2) the different water-cement ratios of ordinary cement paste were studied, and the modified size and glass were studied. Rheological characteristics of glass cement slurry and judging the flow pattern of the slurry according to the test results, The conclusion that the flow pattern is invariant during the flow process is verified, and the relationship between the viscosity and time of each slurry is also discussed. The basic physical and mechanical properties of SJP and water glass cement paste were measured and compared by function fitting. The experimental results show that the modified slurry has the following properties: high initial mobility, good fluidity, controllable pump period, short initial and final setting time, high strength growth in the early stage and no lower strength in the later stage than that of the ordinary cement slurry with the same water-cement ratio. This material is an ideal grouting material which can solve the problem of large leakage of grouting fluid in grouting process. (4) using grouting diffusion-testing device, the diffusion morphology and diffusion law of cement slurry in cracks with different dip angles have been studied. The distance of slurry diffusion is characterized by transverse and longitudinal distance, and the grouting flow rate, crack inclination angle and slurry viscosity are the main factors that influence the horizontal diffusion of slurry. At the same time, the flow of SJP viscosity denatured slurry in inclined cracks is characterized by ordinary cement slurry with different viscosity. The good effect of time-varying viscosity property on fissure plugging is discussed. 5) combined with the rheological properties test of SJP viscosity time-varying slurry in the early stage, using the constitutive equation of Bingham fluid, considering the existence of flow nucleus in Bingham fluid, and considering the crack inclination angle, The influence of time-denaturation of slurry viscosity on slurry diffusion was studied. The theoretical model of SJP viscosity time-denatured slurry diffusion in fissure grouting was derived.
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU45
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,本文编号:1950555
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