岩溶路基注浆效果电测深检测模型试验及数值模拟研究

论文摘要

工程实践表明,注浆加固方法已成为岩溶塌陷防治的主要方法。然而由于注浆工程的复杂性和隐蔽性,注浆加固的质量检测显得尤为重要。目前,电测深法作为一种常用的物探方法在岩溶注浆质量检测中有所应用,但对电测深法检测岩溶路基注浆质量缺乏深入系统的研究和理论上的指导。本文以南广铁路路基岩溶注浆处理为研究背景,采用模型试验和数值模拟方法对路基岩溶注浆质量电测深法检测进行研究,为以后的工程实践提供理论依据。本文首先采用模型试验的方法对路基岩溶注浆质量电测深检测进行研究。模型试验分别设置溶洞模型和裂隙模型,对模型注浆前后视电阻率进行测定,分析模型注浆前后视电阻率的变化规律。试验结果显示,模型注浆后视电阻率比注浆前明显降低,并且视电阻率变化率与检测时间有关。注浆检测的合理时间为注浆完成后7-15天之间,注浆前后视电阻率变化率超过20%可认为注浆效果良好。在模型试验的基础上,采用数值模拟的方法进行对比,能更好的分析电测深对注浆效果的检测结果。数值模拟分别设置层状模型、溶槽模型、溶洞模型、裂隙模型,对模型注浆前后视电阻率变化情况进行分析。分析结果显示,注浆后视电阻率比注浆前明显降低,这与模型试验结果一致。对溶洞模型及裂隙模型注浆前后视电阻率变化情况进行综合分析,认为注浆前后视电阻率变化率超过20%时代表注浆效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 路基岩溶注浆加固效果电测深法检测研究现状
• 1.2.2 电测深法数值模拟研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 第2章 模型试验设计
• 2.1 模型试验原理
• 2.2 模型设计
• 2.2.1 模型材料及参数设计
• 2.2.2 溶洞模型设计及制作工艺
• 2.2.3 裂隙模型设计及制作工艺
• 第3章 模型试验结果分析
• 3.1 溶洞模型探测及注浆效果检测试验
• 3.1.1 水中溶洞模型试验
• 3.1.2 土中溶洞模型试验
• 3.1.3 石膏中溶洞模型试验
• 3.1.4 小结
• 3.2 裂隙灰岩模型注浆效果检测试验
• 3.2.1 第一阶段模型试验结果
• 3.2.2 第二阶段模型试验结果
• 3.2.3 第三阶段模型试验结果
• 3.2.4 检测效果随时间变化规律分析
• 3.2.5 检测注浆影响范围分析
• 3.2.6 检测扩散半径分析
• 3.2.7 小结
• 第4章 数值模拟在ANSYS中的实现
• 4.1 数值模拟理论
• 4.1.1 稳定电流场的边值问题
• 4.1.2 线源二维有限元模拟方法
• 4.2 直流电测深法有限元模拟在ANSYS中的实现
• 4.2.1 ANSYS软件介绍
• 4.2.2 ANSYS有限元网格划分
• 4.2.3 应用ANSYS软件进行稳恒电流场模拟分析步骤
• 4.2.4 ANSYS进行直流电测深法模拟的优点和不足
• 第5章 数值模拟分析
• 5.1 模型设计
• 5.1.1 模型参数设计
• 5.1.2 模型分类设计
• 5.1.3 电测深测试参数
• 5.2 模拟结果分析
• 5.2.1 误差分析
• 5.2.2 层状模型
• 5.2.3 溶槽模型
• 5.2.4 裂隙模型
• 5.2.5 溶洞模型
• 5.2.6 小结
• 5.3 ANSYS模拟结果与模型试验结果对比分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文及科研成果