幂律型流体劈裂注浆机理研究.pdfVIP

第33卷 第 12期 长 江 科 学 院 院 报 Vol.33 No.12 20 1 6 年 1 2 月 Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Dec. 2 0 1 6 doi ：10.11988/ckyyb 2016,33(12)：113-118 幂律型流体劈裂注浆机理研究 张军贤a’b (山东科技大学a .土木工程与建筑学院；b .山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山 东 青 岛 266590) 摘 要 :劈裂注浆技术已广泛应用于各种地下工程之中，但其理论研究远落后于工程实践。为了明确幂律型流体 劈裂注浆机理，基于平板裂缝模型及幂律型流变方程，推导出幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式,并分析 其适用范围及参数确定方法，最后通过现场注浆试验对其进行验证。结果表明:劈裂注浆最大扩散半径与起裂 注浆压力、浆液锋前压力、裂缝劈裂宽度、黏度系数、浆液平均流动速率及流变指数等有关;通过分析浆液最大扩 散半径与注浆压力差之间的关系，发现注浆压力差越大，浆液最大扩散半径越大;同时，根据裂缝宽度与浆液压力 差的关系，可知裂缝宽度越大,所需要的注浆压力差越小;根据工程试验结果，得到幂律型流体劈裂注浆最大扩 散半径理论计算值与实际测量值之间的误差，验证了幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式的正确性与可行 性。研究成果可为同类型注浆工程提供一定的理论支撑与技术支持。 关键词 :幂律型流体;最大扩散半径;劈裂注浆机理;计算公式;注浆压力 中图分类号:TD45 文献标志码 :A 文章编号= 1001-5485(2016) 12-0113-06 在国内外众多的隧道注浆工程中，幂律型注浆流体 得到了广泛的应用，但是，现阶段的幂律型流体劈裂 1 研究背景 注浆机理的研究还不能满足工程需要及保证注浆效 隧道工程建设过程中常遭遇错综复杂的地质 果。本文运用平板裂缝模型及幂律型流变方程进行 灾害，其治理方法多种多样。注浆技术作为一种简 劈裂注浆机理研究，依托齐岳山隧道现场注浆试验， 单有效的方法，在解决各种地质灾害中已得到广泛 分析注浆效果并得到一些实用性结论。 的应用。国内外学者通过理论分析、室内外试验等 方法对注浆机制进行了大量的研究。湛铠瑜等[1] 2 幂律型流体劈裂注浆机理 通过裂隙动水注浆模型试验，得到了渗流压力场、注 浆效果以及注浆工艺三者之间的相互关系；李术才 2 . 1 幂律型流体流变方程 等[2]通过三维裂隙动水注浆模型试验，形成了以浆 幂律型流体基本流变方程[15]为 水流量比为核心控制因素的裂隙涌水注浆封堵方 t = t 〇 + j ,y n 〇 ( 1 ) 法;杨志全等[3_7]分别对牛顿流体、宾汉流体、考虑 式中:T 为剪切应力;T 。为屈服应力;为黏度系数; 时变性的宾汉流体、幂律型流体及考虑时变性幂律 y 为剪切速率;《为流变指数。 型流体等流体的柱-半球形渗透注浆形式扩散参数 在式(1)中，当 时 ，幂律型流体为分 进行了研究;C . Baker [8]对岩体裂隙内牛顿流体的 散相浓度较高的带屈服值假塑性流体;当％ #〇，《1 最大扩散半径计算公式进行了探讨；G . Lombardi 时，幂律型流体为高固相带屈服值膨胀流体;当％=0， 等 12]均对