含裂隙煤岩体注浆裂隙劈裂扩展规律试验研究

发布时间：2020-06-13 01:15

【摘要】：注浆技术作为一种重要的改善煤岩体结构及性能,提高其承载能力的有效途径之一,被广泛应用于巷道围岩加固、帷幕堵水等。由于煤岩层地质条件极其复杂、煤岩体本身不可透视、以及浆液流动不可完全控制等原因,目前尚未很好地掌握含裂隙煤岩体注浆过程中裂隙劈裂扩展规律及实时动态识别方法。本文通过采用理论分析、注浆模型试验以及数值计算等研究方法,对裂隙几何参数以及裂隙与注浆孔交互关系对煤岩体注浆裂隙劈裂扩展影响规律进行了研究。论文的主要研究内容和研究成果如下:(1)利用RFPA-flow数值计算软件,针对围岩裂隙与注浆孔位置关系的不同,建立二者相交及不相交两种模型,分别进行单裂隙及多裂隙煤岩体注浆二维数值模拟试验,模拟分析了注浆劈裂裂隙扩展演化的全过程,进而对裂隙起裂压力以及劈裂裂隙的萌生、扩展规律进行了分析。(2)自主设计搭建三维相似材料注浆模拟试验系统,可实现注浆过程中声发射信号的实时监测以及核磁共振信号的检测,该系统为揭示注浆对含裂隙煤岩体裂隙劈裂扩展的影响规律提供实验基础。(3)制备相似材料试样,并提前预制不同几何参数及与注浆孔不同交互性的裂隙,并开展注浆模拟试验。通过分析试验过程中的AE声发射振幅、能量、振铃计数等特征信号以及声发射事件的空间定位分布,反演出了相似材料试样裂隙劈裂、扩展甚至贯通的过程,从而分析了裂隙对煤岩体注浆裂隙劈裂扩展的影响规律。(4)结合注浆前后相似材料试样核磁共振扫描横向驰豫时间T2谱,分析对比了注浆前后试样孔隙分布的变化规律。本文以注浆加固为背景,搭建了注浆模拟试验平台,研究结果最终揭示了注浆对含裂隙煤岩体裂隙劈裂扩展的影响规律,对注浆工程的设计与注浆效果的评价具有一定的指导意义。
【图文】：

裂纹,张开型,力学特征,断裂力学

裂纹

相似材料,注浆,模型试验,劈裂试验

了进行三维相似材料注浆劈裂试验，本文自主研发了一套三维相似材料注浆模统，共分为三个单元，分别为：注浆单元、试验单元、监测单元，如图 4.1、该试验系统不但可以实现三维相似材料注浆劈裂试验的整个过程，，同时还可以行实时的监测。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD315

【参考文献】