充填水泥浆裂隙岩体力学特性研究

论文摘要

充填水泥浆对于加固裂隙岩石,维护破裂围岩稳定具有重要的理论和工程意义,尤其是超细水泥的高耐久性、高强度等优良特性对破裂围岩控制具有明显的效果。本文通过自行设计的直剪试验系统开展了一系列不同粒径的充填水泥浆裂隙岩石剪切力学试验,结合声发射监测以及电镜扫描技术分析了充填水泥浆裂隙岩石宏观破裂演化规律及细观结构分布特征。并通过水泥浆液充填裂隙岩石流动性试验研究了不同粒径对浆液流变参数的影响,以实现水泥浆液在裂隙岩体中的流动可行性。取得成果如下:（1）制备了粗糙度适中的红砂岩裂隙试样,通过自行设计的直剪试验系统,进行了充填不同类型水泥浆红砂岩裂隙岩石的直剪试验研究,并利用声发射监测系统对剪切过程中的声发射信号进行监测,研究成果表明充填三种类型水泥浆裂隙岩石的剪切应力-剪切应变曲线形态基本一致,均无明显峰值。在相同法向应力作用下,充填超细水泥裂隙岩石剪切强度、剪切刚度、粘聚力等力学参数均有了明显的提高。（2）通过高清CCD相机实时观测充填水泥浆裂隙岩石破裂过程,探讨了不同粒径充填水泥浆裂隙岩石宏观破裂演化规律与破坏形态,结果发现在剪切破坏过程中岩壁-浆液结石接触面首先开始分离,随着剪切变形的进一步增加,水泥结石体逐渐被剪断。并通过电镜扫描研究了不同粒径水泥结石体及浆-岩界面细观结构特征。结果发现超细水泥在结石体和界面过渡区与普通水泥相比,孔洞和缺陷数量均明显减少,结构更加密实,结构整体性更好。（3）开展了水泥浆液充填裂隙岩石流动可行性试验研究,结果表明超细水泥浆液I、II的表观粘度整体上高于普通水泥浆液,而且三种水泥浆液的表观粘度随着减水剂掺量的增加呈先减小后增大的趋势。并根据Bingham模型分析了水泥浆体屈服应力和塑性粘度等流变参数随减水剂掺量变化规律。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王斌

导师: 王连国

关键词: 剪切试验,抗剪强度,破坏形式,界面过渡区,流动性

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 中国矿业大学

基金: 国家重点研发计划子课题,千米深井巷道围岩改性关键材料与技术研究(编号:2017YFC0603004)

分类号: TU45

总页数: 81

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