多因素影響下裂隙滲流規(guī)律及注漿擴(kuò)散機(jī)理試驗(yàn)研究.pdf

1、劈裂裂紋對(duì)應(yīng)工程中的拉裂隙，工程中張拉裂隙是主要的過水通道之一，比完整巖塊高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此研究其在多因素影響下的滲流規(guī)律對(duì)確定巖體拉裂紋區(qū)域滲流至關(guān)重要。為此本文采用ELE巖石滲透儀對(duì)劈裂砂巖進(jìn)行裂隙滲流試驗(yàn)，采用基于CAD-ANSYS接口程序、ANSYS蒙皮技術(shù)，ArcGIS聯(lián)合建模計(jì)算劈裂面面積等方法，試驗(yàn)研究不同應(yīng)力條件下，劈裂面面積、跡線長(zhǎng)度、進(jìn)出口長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙度、應(yīng)力路徑等多因素共同影響下的裂隙滲流規(guī)律；自主研發(fā)了空間多

2、角度裂隙滲流可視化試驗(yàn)裝置，采用面結(jié)構(gòu)三維掃描儀獲取裂隙表面三維特征，從可視化角度進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)面粗糙度、裂隙接觸面積等對(duì)裂隙滲流的影響，并得到如下研究成果：
　　多因素對(duì)裂隙滲流規(guī)律的影響試驗(yàn)研究：
　　1)推導(dǎo)出法向應(yīng)力恒定條件下，滲流量與法向應(yīng)力、滲透壓間關(guān)系式此處為公式省略，解決了現(xiàn)有僅從σz或σw單一應(yīng)力方面描述滲流規(guī)律的不足；
　　2)首次引入裂面表面特征參數(shù)λ1、λ2，描述過流面面積、JRC、跡線長(zhǎng)度、進(jìn)

3、出口長(zhǎng)度差等多因素共同作用下的滲流規(guī)律；
　　3)根據(jù)法向應(yīng)力對(duì)滲流量的降幅程度，提出了高效控滲臨界點(diǎn)和有效控滲臨界點(diǎn)，作為預(yù)應(yīng)力錨桿等工程加壓止?jié)B的壓力評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；
　　4)推導(dǎo)出裂隙滲流參數(shù)轉(zhuǎn)化為孔隙介質(zhì)滲流參數(shù)的滲透系數(shù)此處為公式省略，提高裂隙巖體的孔隙介質(zhì)滲流分析的準(zhǔn)確性。
　　裂隙滲流可視化試驗(yàn)研究：
　　1)自主研發(fā)了空間多角度裂隙滲流可視化試驗(yàn)裝置，進(jìn)行裂隙滲流和注漿試驗(yàn)；利用三維掃描儀得到裂隙面三維

4、形態(tài)數(shù)據(jù)，基于相對(duì)起伏度概念獲得裂隙面粗糙度精確JRC值，并利用該JRC值得到裂隙面二維粗糙度云圖，為滲流優(yōu)勢(shì)路徑分析提供基礎(chǔ)；
　　2)得出空間多傾角下滲流擴(kuò)散面積比關(guān)系式此處為公式省略，確定滲流優(yōu)勢(shì)路徑范圍，并發(fā)現(xiàn)低粗糙區(qū)域是滲流的主要過流路徑；
　　3)發(fā)現(xiàn)裂隙傾角增加裂隙滲流真空加速效應(yīng)，解釋了滲流擴(kuò)散區(qū)域會(huì)隨傾角增大而減小現(xiàn)象；
　　4)發(fā)現(xiàn)水泥漿液擴(kuò)散范圍比裂隙滲流擴(kuò)散范圍小3％現(xiàn)象，原因在于水泥漿的運(yùn)動(dòng)粘