Herschel_Bulkley浆液在裂隙中扩散规律研究.pdfVIP

第33卷 第5期 岩 土 工 程 学 报 Vol.33 No.5 2011年 .5月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering May 2011 Herschel–Bulkley 浆液在裂隙中的扩散规律研究 章 敏，王星华，汪 优 (中南大学土木建筑学院，湖南 长沙 410075) 摘 要：基于柱坐标系下的流体连续性方程和动量方程，对Herschel–Bulkley 浆液在光滑倾斜裂隙内做径向扩散流进行 了理论推导，讨论了灌浆时间、灌浆压力、流变指数、裂隙开度及倾角对扩散规律的影响。研究结果表明：在注浆压 力恒定的灌浆过程中，存在一极限扩散半径，且随着扩散范围的增大，进浆量逐渐降低，灌注难度逐渐增大；提高注 浆压力以及降低浆液的流变指数有利于扩大浆液的扩散范围，且裂隙倾角越大，顺坡向与逆坡向的扩散半径差值也越 大，特别是对于流变指数 n 小于 1 的剪切稀释浆液其差值尤为明显。该结果由于综合了牛顿、宾汉塑性和幂律型流变 模式流体的扩散规律，从而为更好地认识各类非牛顿流体在岩体裂隙、界面、裂缝中的流动规律提供了理论参考。 关键词：Herschel–Bulkley 流体；裂隙；注浆；扩散 中图分类号：TU472.5 文献标识码：A 文章编号：1000 –4548(2011)05 –0815 –06 作者简介 ：章 敏(1984 – ) ，男，江西新余人，博士研究生，主要从事隧道工程方面的科研工作。E-mail ： zhangmin021410@126.com 。 Diffusion of Herschel–Bulkley slurry in fractures ZHANG Min, WANG Xing-hua, WANG You (School of Civil and Architectural Engineering, Central South University, Changsha 410075, China) Abstract: Based on the continuity equation and the momentum equation in the cylinder coordinate, the motion equation of Herschel–Bulkley slurry front with radial flows in inclined, narrow smooth-walled fracture is theoretically derived. Then the impacts of grouting time, grouting pressure, rheological index and fracture aperture and dip angle on the slurry diffusing law are discussed in the analytical solution. The results show that a limited diffusion radius is reached for the case of constant grouting pressure. The grouting capacity decreases with the spreading of the diffusion range and the slurry becomes difficult to be injected. Furthermore, increasing the grouting press