爆破累积效应对灌浆帷幕止水性能的影响研究
发布时间：2021-02-20 06:07
我国南方岩溶地区,露天矿开采面临复杂的工程地质与水文地质问题,特别是大水矿山有严重的涌水、突水等水害问题。帷幕注浆作为一种有效止水技术在大水矿山开采中得到广泛应用。帷幕体在矿山开采中要经历多次爆破荷载扰动,帷幕体的止水有效性是矿山开采中需要重点评估的因素。本文以湖南省常德市某水泥矿山开采项目和涌水治理工程为背景,选取矿坑南帮边坡灌浆帷幕体为研究对象,研究了爆破累积效应对灌浆帷幕止水性能的影响。1、制备了沿轴向、轴向和横向同时开孔（简称组合开孔）的两种类型灌浆帷幕体岩样,进行了循环加卸载作用下的含灌浆帷幕岩样的损伤-渗流耦合试验,分析了不同峰值应力水平、围压、渗透水压差和帷幕填充形式对灌浆帷幕岩样的渗透特性和损伤演化的影响。试验表明:峰值应力水平是灌浆帷幕岩样损伤发展的主要影响因素;高围压可降低含灌浆帷幕围岩损伤;高渗透水压差可改善渗透率测试精度;组合开孔情况下横向开孔面积增大时,侧向渗流通道增加,导致轴向渗流速率降低。2、建立了FLAC3D渗流与开挖耦合模型,从位移、应力、孔隙水压力变化等方面分析研究了灌浆帷幕带对地下水渗流的截断效果。结果表明:在渗流和开挖卸荷作...
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 灌浆帷幕堵水技术研究现状
1.2.2 岩石类材料损伤变量的研究现状
1.2.3 岩石渗流特性的试验研究现状
1.2.4 渗流-损伤耦合试验研究现状
1.2.5 渗流-动力耦合数值模拟研究现状
1.3 本文的研究思路和研究内容
1.4 本文的技术路线
第二章 循环加卸载作用下含灌浆帷幕岩样的渗透-损伤特性
2.1 引言
2.2 工程概况
2.3 试验原理
2.3.1 荷载等效原理及思路
2.3.2 试验原理
2.4 试样制备
2.4.1 岩芯的选取
2.4.2 含灌浆帷幕围岩试样制备
2.4.3 黏土水泥浆的制备
2.4.4 钻孔孔洞的填塞和打磨
2.4.5 灌浆帷幕质量填充率计算
2.5 试验设计
2.5.1 试验方案
2.5.2 试验仪器
2.5.3 实验方法
2.6 试验结果分析
2.6.1 不同应力水平下含灌浆帷幕围岩渗透-损伤演化规律
2.6.2 围压对含灌浆帷幕围岩的渗透率-损伤演化的影响
2.6.3 渗透水压差对含灌浆帷幕围岩的渗透-损伤演化的影响
2.6.4 不同灌浆帷幕填充形式的渗透-损伤特征分析
2.7 本章小结
第三章 露天矿边坡灌浆帷幕止水效果分析
3.1 引言
3.2 FLAC3D流固耦合原理
3D的帷幕防渗评价模型建立"> 3.3 基于FLAC3D的帷幕防渗评价模型建立
3.4 边坡的流固耦合响应特性分析
3.4.1 开挖与渗流耦合作用下边坡的变形分析
3.4.2 开挖与渗流耦合作用下边坡的应力分析
3.4.3 边坡帷幕体内外的孔隙水压力分析
3.4.4 埋深对水平、竖向位移及孔隙水压力的影响
3.4.5 坡顶监测点的位移变化分析
3.5 本章小结
第四章 露天矿含灌浆帷幕围岩边坡的动力特性研究
4.1 模型的建立
4.2 边界条件的转换
4.3 阻尼设置
4.3.1 瑞利阻尼
4.3.2 滞后阻尼
4.4 动力荷载的输入
4.5 本构模型的选择
4.6 不同频率下含灌浆帷幕边坡的动力与渗流耦合响应特征
4.6.1 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的速度响应特征
4.6.2 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的加速度响应规律
4.6.3 不同高程处灌浆帷幕区不同频率下水平位移响应规律
4.6.4 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的竖向应力响应
4.6.5 不同高程处灌浆帷幕区节点在不同频率下的孔隙水压力动力响应特征
4.6.6 不同高程处灌浆帷幕区节点不同加速度幅值下的孔隙水压力响应特征
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 不足与展望
参考文献
读硕士期间的主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂应力路径下原煤力学与渗透特性试验[J]. 刘超,黄滚,赵宏刚,宋真龙,张驰,俞欢. 岩土力学. 2018(01)
[2]地震作用下呷爬滑坡的变形特征分析[J]. 马斌,李昕尧,梁超. 南水北调与水利科技. 2017(05)
[3]含瓦斯砂岩卸围压变形特征与渗透规律试验研究[J]. 张东明,郑彬彬,张先萌,齐消寒,白鑫. 岩土力学. 2017(12)
[4]基于FLAC3D的地震作用下高陡边坡的动力响应分析[J]. 谢洪斌,陈骧. 公路交通技术. 2017(04)
[5]地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析[J]. 梁超,张金良,练继建. 水利水运工程学报. 2017(01)
[6]循环荷载作用下岩石损伤试验研究[J]. 戴俊辉,吕燕霞,孙赑,郁章剑. 水利水电技术. 2016(10)
[7]Protection against water or mud inrush in tunnels by grouting:A review[J]. Shucai Li,Rentai Liu,Qingsong Zhang,Xiao Zhang. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(05)
[8]动力扰动对充填体稳定性影响的数值模拟研究[J]. 吕富强,罗黎明,李爽. 西部探矿工程. 2016(10)
[9]数值分析在防渗帷幕时效性分析中的应用[J]. 贾超,周晓勇,李辉,虞未江. 水科学与工程技术. 2016(04)
[10]粘土水泥浆材流变性能及其对灌浆的影响[J]. 刘杰,张贵金,杨东升,钟平. 硅酸盐通报. 2016(08)
博士论文
[1]渗流和地震耦合作用下边坡稳定性分析[D]. 卢玉林.中国地震局工程力学研究所 2017
[2]水岩作用下深部岩体的损伤演化与流变特性研究[D]. 刘业科.中南大学 2012
硕士论文
[1]粘土固化浆液力学性能研究及在岩溶坝区防渗帷幕中的应用效果模拟[D]. 梁经纬.长沙理工大学 2010
[2]岩溶地区帷幕灌浆研究[D]. 刘三虎.吉林大学 2004
[3]粘土固化注浆防渗帷幕在固体废物填埋场中的阻滞性能研究[D]. 田庆余.中南大学 2003
本文编号：3042346
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 灌浆帷幕堵水技术研究现状
1.2.2 岩石类材料损伤变量的研究现状
1.2.3 岩石渗流特性的试验研究现状
1.2.4 渗流-损伤耦合试验研究现状
1.2.5 渗流-动力耦合数值模拟研究现状
1.3 本文的研究思路和研究内容
1.4 本文的技术路线
第二章 循环加卸载作用下含灌浆帷幕岩样的渗透-损伤特性
2.1 引言
2.2 工程概况
2.3 试验原理
2.3.1 荷载等效原理及思路
2.3.2 试验原理
2.4 试样制备
2.4.1 岩芯的选取
2.4.2 含灌浆帷幕围岩试样制备
2.4.3 黏土水泥浆的制备
2.4.4 钻孔孔洞的填塞和打磨
2.4.5 灌浆帷幕质量填充率计算
2.5 试验设计
2.5.1 试验方案
2.5.2 试验仪器
2.5.3 实验方法
2.6 试验结果分析
2.6.1 不同应力水平下含灌浆帷幕围岩渗透-损伤演化规律
2.6.2 围压对含灌浆帷幕围岩的渗透率-损伤演化的影响
2.6.3 渗透水压差对含灌浆帷幕围岩的渗透-损伤演化的影响
2.6.4 不同灌浆帷幕填充形式的渗透-损伤特征分析
2.7 本章小结
第三章 露天矿边坡灌浆帷幕止水效果分析
3.1 引言
3.2 FLAC3D流固耦合原理
3D的帷幕防渗评价模型建立"> 3.3 基于FLAC3D的帷幕防渗评价模型建立
3.4 边坡的流固耦合响应特性分析
3.4.1 开挖与渗流耦合作用下边坡的变形分析
3.4.2 开挖与渗流耦合作用下边坡的应力分析
3.4.3 边坡帷幕体内外的孔隙水压力分析
3.4.4 埋深对水平、竖向位移及孔隙水压力的影响
3.4.5 坡顶监测点的位移变化分析
3.5 本章小结
第四章 露天矿含灌浆帷幕围岩边坡的动力特性研究
4.1 模型的建立
4.2 边界条件的转换
4.3 阻尼设置
4.3.1 瑞利阻尼
4.3.2 滞后阻尼
4.4 动力荷载的输入
4.5 本构模型的选择
4.6 不同频率下含灌浆帷幕边坡的动力与渗流耦合响应特征
4.6.1 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的速度响应特征
4.6.2 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的加速度响应规律
4.6.3 不同高程处灌浆帷幕区不同频率下水平位移响应规律
4.6.4 不同高程处灌浆帷幕区在不同频率下的竖向应力响应
4.6.5 不同高程处灌浆帷幕区节点在不同频率下的孔隙水压力动力响应特征
4.6.6 不同高程处灌浆帷幕区节点不同加速度幅值下的孔隙水压力响应特征
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 不足与展望
参考文献
读硕士期间的主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂应力路径下原煤力学与渗透特性试验[J]. 刘超,黄滚,赵宏刚,宋真龙,张驰,俞欢. 岩土力学. 2018(01)
[2]地震作用下呷爬滑坡的变形特征分析[J]. 马斌,李昕尧,梁超. 南水北调与水利科技. 2017(05)
[3]含瓦斯砂岩卸围压变形特征与渗透规律试验研究[J]. 张东明,郑彬彬,张先萌,齐消寒,白鑫. 岩土力学. 2017(12)
[4]基于FLAC3D的地震作用下高陡边坡的动力响应分析[J]. 谢洪斌,陈骧. 公路交通技术. 2017(04)
[5]地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析[J]. 梁超,张金良,练继建. 水利水运工程学报. 2017(01)
[6]循环荷载作用下岩石损伤试验研究[J]. 戴俊辉,吕燕霞,孙赑,郁章剑. 水利水电技术. 2016(10)
[7]Protection against water or mud inrush in tunnels by grouting:A review[J]. Shucai Li,Rentai Liu,Qingsong Zhang,Xiao Zhang. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(05)
[8]动力扰动对充填体稳定性影响的数值模拟研究[J]. 吕富强,罗黎明,李爽. 西部探矿工程. 2016(10)
[9]数值分析在防渗帷幕时效性分析中的应用[J]. 贾超,周晓勇,李辉,虞未江. 水科学与工程技术. 2016(04)
[10]粘土水泥浆材流变性能及其对灌浆的影响[J]. 刘杰,张贵金,杨东升,钟平. 硅酸盐通报. 2016(08)
博士论文
[1]渗流和地震耦合作用下边坡稳定性分析[D]. 卢玉林.中国地震局工程力学研究所 2017
[2]水岩作用下深部岩体的损伤演化与流变特性研究[D]. 刘业科.中南大学 2012
硕士论文
[1]粘土固化浆液力学性能研究及在岩溶坝区防渗帷幕中的应用效果模拟[D]. 梁经纬.长沙理工大学 2010
[2]岩溶地区帷幕灌浆研究[D]. 刘三虎.吉林大学 2004
[3]粘土固化注浆防渗帷幕在固体废物填埋场中的阻滞性能研究[D]. 田庆余.中南大学 2003
本文编号：3042346
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