当前位置:主页 > 科技论文 > 矿业工程论文 >

裂隙岩体泥浆流动细观分析与承压岩溶泥水突出试验研究

发布时间:2019-06-05 09:04
【摘要】:以我国南方普遍存在的红黏土为试验材料,从理论上分析泥浆在裂隙岩体中流动的影响因素,依托泥浆粘度试验和泥水突出物理试验为主要手段,结合数值分析探讨了颗粒大小以及含水率对泥浆粘度变化的影响、泥浆在水压作用下在过泥通道中流动规律、发生突泥后泥浆流量的特点以及在不同水压下发生涌突泥需要时间的规律等,对于深入认识岩溶地区突泥规律及机理、对预防与治理突泥灾害具有重要指导意义。得出主要结论如下:(1)泥浆粘度、裂隙粗糙程度、裂隙岩体所处应力状态以及渗透压等均会影响泥浆在裂隙岩体中流动特点。(2)采用PFC进行细观分析发现:刚施加水头时有极少部分颗粒进入裂隙,绝大部分颗粒是往模型中间移动,并在模型拐角处存在涡流现象;随着模型运行时间的增加,颗粒的流动方向会出现一定的变化,涡流消失,拐角处颗粒流动方向指向裂隙,其余颗粒沿垂直方向流动;研究还发现颗粒在裂隙中的流速与压力梯度并不是完全的正比例关系即与达西定律不吻合,而是近似一种“S”型曲线的关系。(3)运用NDJ-8S进行泥浆粘度试验发现:泥浆粘度的变化只与含水率有关而与颗粒粒径无关;随含水率的增加泥浆粘度变化规律分别是迅速下降、缓慢下降、趋于稳定三个阶段,在达到稳定阶段后泥浆的粘度约等于纯水的粘度5.46mpa·s;同时试验发现泥浆粘度与含水率近似呈指数函数的关系。(4)基于自行研发的“承压溶洞泥水突出试验仪器”进行一系列岩溶物理突泥试验发现:突泥一般可分为4个阶段,存在时滞突出现象,通过试验数据分析探讨了岩溶突泥后泥水压力梯度与流速的非线性关系。
[Abstract]:Taking red clay, which is common in southern China, as test material, the influencing factors of mud flow in fissured rock mass are analyzed theoretically, and the main means are mud viscosity test and mud water outburst physical test. Combined with numerical analysis, the effects of particle size and moisture content on the viscosity of mud are discussed, and the flow law of mud in mud passage under the action of water pressure is discussed. The characteristics of mud discharge after mud inrush and the law that it takes time to inrush mud under different water pressure are of great significance for deeply understanding the law and mechanism of mud inrush in Karst area and for preventing and controlling mud outburst disaster. The main conclusions are as follows: (1) mud viscosity, crack roughness, The stress state and osmotic pressure of the fracture rock mass will affect the flow characteristics of mud in the fracture rock mass. (2) it is found that very few particles enter the fracture when the water head is first applied. (2) using PFC to carry on the mesoscopic analysis, it is found that very few particles enter the fracture when the water head is first applied. Most of the particles move to the middle of the model, and there is a vortex phenomenon at the corner of the model. With the increase of the running time of the model, the flow direction of the particles will change to a certain extent, the vortex will disappear, the flow direction of the particles at the corner will point to the crack, and the other particles will flow along the vertical direction. It is also found that the velocity and pressure gradient of particles in cracks are not completely positive proportional, that is, they are not consistent with Darcy's law. It is similar to a kind of "S" curve. (3) the mud viscosity test with NDJ-8S shows that the change of mud viscosity is only related to moisture content and independent of particle size. With the increase of moisture content, the viscosity of mud decreases rapidly and slowly, and tends to be stable in three stages. After reaching the stable stage, the viscosity of mud is about equal to the viscosity of pure water 5.46mpa 路s. At the same time, it is found that the relationship between mud viscosity and water content is approximately exponential function. (4) based on the self-developed "pressure cave mud water outburst test instrument", a series of Karst physical mud outburst tests are carried out. It is found that the mud burst can generally be divided into four stages. There is a time delay outburst phenomenon. The nonlinear relationship between mud water pressure gradient and velocity after Karst mud outburst is discussed through the analysis of experimental data.
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD315

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 崔峰;来兴平;曹建涛;单鹏飞;;急倾斜煤层水平分段综放面开采扰动影响分析[J];采矿与安全工程学报;2015年04期

2 吴迪;周顺华;李尧臣;;饱和砂土中泥浆渗透的变形-渗流-扩散耦合计算模型[J];力学学报;2015年06期

3 王环玲;徐卫亚;左婧;邵建富;贾朝军;;低渗透岩石渗透率与孔隙率演化规律的气渗试验研究[J];水利学报;2015年02期

4 赵延林;张盛国;万文;王卫军;蔡璐;彭青阳;;基于流态转换理论巷道前伏溶洞突水的流固耦合 强度折减法分析[J];岩石力学与工程学报;2014年09期

5 林承华;尹术军;;盘岭公路隧道涌水突泥治理措施[J];交通科技;2014年02期

6 刘钦;李术才;李煜航;张立丰;;龙潭隧道F_2断层处涌水突泥机理及治理研究[J];地下空间与工程学报;2013年06期

7 赵延林;万文;王卫军;王敏;彭青阳;;类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟[J];岩土工程学报;2013年11期

8 杨金保;冯夏庭;潘鹏志;;考虑应力历史的岩石单裂隙渗流特性试验研究[J];岩土力学;2013年06期

9 李利平;李术才;李树忱;冯现大;李国莹;刘斌;王静;许振浩;;松散承压含水层下采煤的流固耦合模型试验与数值分析研究[J];岩土工程学报;2013年04期

10 王媛;陆宇光;倪小东;李冬田;;深埋隧洞开挖过程中突水与突泥的机理研究[J];水利学报;2011年05期

相关会议论文 前1条

1 熊厚金;林进和;蒋开贵;;南岭隧道石灰岩溶大突泥化学灌浆实例[A];中国锚固与注浆工程实录选[C];1995年

相关博士学位论文 前7条

1 周宗青;隧道充填型致灾构造突水突泥灾变演化机理及工程应用[D];山东大学;2016年

2 莫阳春;高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D];西南交通大学;2009年

3 李利平;高风险岩溶隧道突水灾变演化机理及其应用研究[D];山东大学;2009年

4 汪成兵;软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D];同济大学;2007年

5 张刚;管涌现象细观机理的模型试验与颗粒流数值模拟研究[D];同济大学;2007年

6 庄宁;裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究[D];同济大学;2007年

7 谢兴华;岩体水力劈裂机理试验及数值模拟研究[D];河海大学;2004年

相关硕士学位论文 前7条

1 翁贤杰;富水断层破碎带隧道突水突泥机理及注浆治理技术研究[D];山东大学;2014年

2 吴川;隧洞施工突水突泥机理及影响因素研究[D];西南交通大学;2013年

3 李森森;岭脚隧道断层破碎带涌水突泥地质灾害处治技术研究[D];长安大学;2013年

4 郭敬中;承压岩溶水上采煤底板突水机理探讨[D];安徽理工大学;2012年

5 白若虚;基于地下水劈裂的基坑突涌破坏机理研究与颗粒流数值模拟[D];天津大学;2012年

6 梁艇栋;某巷道岩溶突泥体注浆室内试验研究[D];昆明理工大学;2007年

7 曹笑颦;盛洪卿隧道岩溶影响研究[D];华中科技大学;2006年



本文编号:2493409

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2493409.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ac543***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com