深部破裂圍巖錨注漿液滲流擴(kuò)散機(jī)理研究.pdf

1、錨注支護(hù)技術(shù)是維護(hù)深部破裂圍巖穩(wěn)定的一種有效方式，研究錨注漿液滲流擴(kuò)散機(jī)理對(duì)于完善錨注支護(hù)理論和提高深部巷道錨注支護(hù)效果具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。本文以深部錨注支護(hù)巷道工程地質(zhì)條件為背景，綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法，對(duì)錨注漿液在破裂圍巖內(nèi)的滲透性演化和滲流擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行了深入、系統(tǒng)地研究，取得了如下創(chuàng)新性研究成果：
　　(1)基于峰后破裂巖石滲透性測(cè)試原理，自行設(shè)計(jì)了一套與MTS816巖石電

2、液伺服試驗(yàn)系統(tǒng)相配套的巖石三軸漿液滲透儀及注漿壓力泵站，開發(fā)了破裂巖石三軸漿液滲透性試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)r石峰后不同破裂狀態(tài)和圍壓狀態(tài)下的漿液滲透特性進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，為深入揭示漿液在破裂巖石中的滲流擴(kuò)散機(jī)理提供了一種有效的測(cè)試手段。
　　(2)利用自行研制的破裂巖石三軸漿液滲透性試驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)開展了不同巖石峰后破裂狀態(tài)、圍壓和注漿壓力條件下漿液滲透性試驗(yàn)，獲得了不同條件下漿液在破裂巖石內(nèi)的孔隙壓力、滲流量和滲透系數(shù)的變化規(guī)律，并結(jié)合破

3、裂巖石CT掃描試驗(yàn)結(jié)果和破裂巖石三線型應(yīng)變軟化模型，揭示了巖石峰后破裂狀態(tài)、圍壓和注漿壓力三者耦合作用對(duì)漿液滲透性演化的影響規(guī)律。
　　(3)基于破裂巖石漿液滲透性演化試驗(yàn)結(jié)果，利用經(jīng)典流體力學(xué)理論中Navier-Stocks方程，構(gòu)建了破裂巖石的等效裂隙模型以及破裂巖石漿液滲透性演化模型，推導(dǎo)了破裂巖石漿液滲透性演化與巖石峰后破裂狀態(tài)、圍壓和注漿壓力之間的關(guān)系。將該模型嵌入至FLAC3D和COMSOL Multiphysics軟

4、件中，對(duì)巖石三軸壓縮和漿液滲流耦合過程進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果真實(shí)地反映了巖石峰后破裂過程中的漿液滲透性演化規(guī)律，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　(4)以深部錨注支護(hù)巷道工程地質(zhì)條件為背景，利用建立的破裂巖石漿液滲透性演化模型，建立了錨注漿液在破裂巷道圍巖內(nèi)滲流擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)研究了圍巖破裂狀態(tài)、圍巖應(yīng)力、注漿壓力、注漿時(shí)間和錨注鉆孔布置形式等對(duì)錨注漿液滲透擴(kuò)散范圍的影響規(guī)律，揭示了破裂巷道圍巖錨注漿液滲流擴(kuò)散機(jī)理，提出了一種