基于双层腔体钢结构接茬板的立井井壁接茬面的浆液扩散规律研究

发布时间：2020-08-06 22:51

【摘要】：在单层冻结井壁施工过程中,短段掘砌单行作业下井壁中存在着新老混凝土接茬面不密实带来的井壁整体抗渗性能低、井筒涌水量过高等问题。现有的防、堵水技术往往难以获得良好的注浆堵水效果或需要付出极大的时间和经济代价来进行井筒涌防治理。为解决这一关键技术问题,提出了发明专利“一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺”,设计了带有注浆工艺的接茬板,通过对接茬板-混凝土粘结面内注浆,提高界面的防渗性能。本文通过室内试验、数值计算和模型试验手段,对超细水泥浆液在接茬板-混凝土粘结面的扩散规律进行了研究,包括:通过数值模拟计算,以C语言为基础,结合超细水泥浆液粘度时变性特征,二次开发了数值计算软件中浆液粘度特性模块,并研究超细水泥浆液在粘结面内的扩散规律;通过室内试验,对超细水泥浆液进行了研制;通过物理模型试验研究了注浆压力对超细水泥浆液在粘结面内扩散规律的影响;通过扫描电镜对接茬板-混凝土粘结面进行了微观结构观测和能谱分析。通过室内浆液性能试验,获得了超细水泥浆液的凝结时间、稳定性、粘度和结石体的膨胀率、物理力学性能同各材料掺量之间的关系;确定了接茬板-混凝土粘结面注浆的超细水泥浆液配方,其粘度时变性曲线为:m(28)0.00869e~(0.000233t)。通过数值模拟获得,注浆压力越大,浆液在接茬板-混凝土粘结面内渗透速率越快;随着注浆的持续进行,界面内的渗透速率不断降低;浆液粘度时变性对浆液在界面内扩散规律的影响不可忽略;获得了接茬板-混凝土粘结面内的渗流场同注浆压力和粘结面属性之间的关系。通过物理模型试验,研制出了单向阀孔、接茬板、浆液灌注装置;接茬板-混凝土粘结面内存在着孔洞和裂隙,孔洞和裂隙的存在降低了界面的密实性;孔洞、裂隙在界面内分布不均匀,贯穿的孔洞和裂隙在界面内形成了导水通道,降低了界面的抗渗性能。同时获得了注浆压力对浆液在接茬板-混凝土粘结面的扩散速率影响,当注浆压力为2MPa时,粘结面平均渗流速度为5.44×10~(-6)m/s,注浆压力为3MPa时,平均渗流速度为6.57×10~(-6)m/s。通过扫描电镜获得:接茬板-混凝土粘结面存在着大量的孔洞和裂隙,部分孔洞孔径达到3500μm、部分裂隙尺寸达到10μm;Image Pro Plus分析结果显示,局部粘结面的面孔隙率达到25%及以上;能谱分析得到浆液在接茬板-混凝土粘结面进行了扩散,验证了本文提出的发明专利“一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺”的可行性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD265.3

【参考文献】

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本文编号：2783079