岩溶注浆扩散半径物理模型试验及数值模拟研究

论文摘要

在建南广线铁路设计时速200Km,其中沿线100多公里碳酸盐岩分布广泛,严重威胁到铁路安全建设及后期运营安全,必须对其进行加固处理。目前,岩体注浆理论的研究不能完全反映受注地层的物理特征,大多数研究都是建立在单一水平裂隙和牛顿流体稳定渗流的基础上的,难以真实地反映裂隙岩体注浆浆液扩散过程。本文以该区段岩溶路基注浆加固为依托,通过室内物理模型试验,重点做了单裂隙理想模型和多裂隙岩溶路基模型注浆试验,研究在不同工况条件下岩溶注浆扩散半径。本文以试验区段钻孔资料为依托,建立出具有代表性的典型地层模型,按照相似原理,构造出室内多裂隙岩体岩溶物理模型,通过对单孔理想模型和多裂隙岩体岩溶路基模型进行注浆模拟试验,分析了被注浆介质的结构特征、浆液水灰比及其性质、注浆压力等因素对注浆量、注浆扩散半径和结石体强度的影响规律,得到如下结论：1.通过浆液配比试验,对拟选用的注浆材料进行了正交对比分析,筛选出了适合于模型试验的注浆材料的最佳配比。试验结果表明,纯水泥浆液适合于岩溶浅埋段的注浆工程。纯水泥浆液的水灰比推荐选用1：1。2.根据多裂隙岩溶路基模型注浆试验结果,得出多裂隙岩体注浆扩散半径、注浆量与注浆压力、注浆介质、浆液水灰比之间的关系。3.根据注浆试验过程和结果可以判定梅花形最优布孔原则,可以用来指导现场岩溶注浆I序孔间距的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 注浆技术现状及发展概况
• 1.2.1 国外注浆发展概况
• 1.2.2 国内注浆技术发展概况
• 1.3 主要研究方法内容与技术路线
• 第2章 试验区段工程概况与注浆理论现状
• 2.1 试验段地质情况
• 2.1.1 地形地貌
• 2.1.2 地层岩性及地质构造
• 2.1.3 水文地质特征
• 2.2 岩体注浆理论研究现状
• 第3章 试验材料及仪器介绍
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 模型材料
• 3.1.2 注浆材料
• 3.2 试验设备
• 第4章 模型试验方案与试验步骤
• 4.1 模型试验的相似性原理
• 4.1.1 试验的原理
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 试验模型设计
• 4.3 注浆参数的选择
• 4.3.1 注浆压力
• 4.3.2 注浆量
• 4.3.3 孔距
• 4.4 模型试验制作工艺
• 4.5 模型试验注浆方案
• 4.5.1 单孔理想模型注浆方案
• 4.5.2 岩溶路基模型注浆方案
• 第5章 注浆扩散半径试验结果及分析
• 5.1 单孔理想模型注浆扩散半径试验
• 5.1.1 单孔水平裂隙模型注浆扩散半径试验
• 5.1.2 单孔多裂隙模型注浆扩散半径试验
• 5.1.3 单孔交叉裂隙模型注浆扩散半径试验
• 5.2 岩溶路基模型注浆扩散半径试验
• 5.3 注浆扩散半径公式推导
• 5.4 注浆量分析与公式推导
• 5.4.1 注浆量与压力的分析
• 5.4.2 注浆量公式推导
• 5.5 小结
• 第6章 注浆扩散半径数值分析
• 6.1 模型试验注浆扩散半径数值分析
• 6.1.1 建立几何模型
• 6.1.2 选取计算参数
• 6.1.3 计算结果
• 6.1.4 注浆扩散半径与理论公式比较
• 6.2 现场注浆扩散半径模拟
• 6.2.1 现场几何模型
• 6.2.2 选取计算参数
• 6.2.3 计算结果分析
• 6.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果