动水环境下粗糙单裂隙注浆数值模拟.PDF

　 第 １３卷　 第４期 　 　 地 下 空 间与 工 程 学 报 Ｖｏｌ．１３　 　 ２０１７年８月 　 　 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｕｇ．２０１７　 动水环境下粗糙单裂隙注浆数值模拟∗ １，２ ２ 杨坪 ，孙雪青 （１． 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 ２０００９２；２． 同济大学 土木工程学院 地下建筑与工程系，上海 ２０００９２） 摘　 要：动水环境下水泥浆液在裂隙中的扩散规律是裂隙注浆研究的一个重点，用有限元 模拟浆液在粗糙单裂隙中扩散过程，对浆液在动水环境下影响因素进行了分析，利用裂隙走向 上的曲折表征裂隙的粗糙度，建立裂隙三维模型形成独立的流域，设定注浆压力、动水流速及 初始边界条件进行计算。 注浆时间、注浆压力及粗糙度系数３个因素各４ 个水平，保持其中两 个因素取值不变，另一个因素分别取４ 个水平值时的浆液扩散情况，得到各因素对浆液扩散距 离的影响。 结果表明，浆液扩散距离与时间、注浆压力呈线性关系，时间越长，浆液扩散越远； 注浆压力越大，扩散越远；浆液扩散距离与节理粗糙度系数关系呈负相关关系，节理粗糙度系 数越大，浆液扩散距离越小。 关键词：动水环境；粗糙度；裂隙注浆；数值模拟 中图分类号：ＴＵ４７２．６　 　 　 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３⁃０８３６（２０１７）０４⁃０９５０⁃０５ Ｒｏｕｇｈ Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ １，２ ２ Ｙａｎｇ Ｐｉｎｇ ，Ｓｕｎ Ｘｕｅｑｉｎｇ （１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ；２． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅｃｅｍｅｎｔ ｓｌｕｒｒｙ ｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｉｎｄｙｎａｍｉｃｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｇｒｏｕｔｉｎｇ．Ｔｈｅｃｅｍｅｎｔ ｓｌｕｒｒｙ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎａｓｉｎｇｌｅｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｔｈ ａｃｅｒｔａｉｎｒｏｕｇｈｎｅｓｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｓｌｕｒｒｙ ｉｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｗｉｓｔｓ ａｎｄ ｔｕｒｎｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｉｋｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，ａｎｄ ａ ｔｈｒｅｅ⁃ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｓｅｐａｒａｔｅ ｂａｓｉｎ，ｔｈｅ