考虑迂曲度的多孔介质渗透注浆机理研究

论文摘要

目前,我国的西部地区矿量蕴藏丰富,但在施工和开采的过程中,多伴随着由松散土层诱发的地质灾害,灌浆法技术是现在治理由松散土体诱发地质灾害的一种有效手段,并且能有效地提高松散土层的物理性质、稳定性和预防灾害突发。目前国内外对多孔介质注浆技术地研究取得了较多成果,但是考虑迂曲度对浆液运移过程中的影响的研究较少,由此得到地注浆预测结果实际结果必然会存在一定的偏差,因此,考虑迂曲度对松散土层注浆的影响将更符合工程实际。本文在已有的注浆公式基础上,推导了考虑迂曲度的多孔介质球形渗透注浆机理;采用数值模拟将模拟结果和理论结果与实验注浆结果对比,进行考虑迂曲度对浆液的扩散机理地分析。本文的主要研究内容如下:(1)建立考虑迂曲度的球形渗透注浆牛顿流体及典型非牛顿流体的理论模型,推导出3种流体模型下的理论公式;(2)引用相关文献并结合已有的实验数据,代入理论公式进行实例分析,探究该机理的精确性和适用性;(3)根据即有实验数据建立渗透注浆数值模型,利用Comsol Multiphysics数值模拟软件的多物理场耦合功能对浆液的渗流运动效果进行模拟运算;(4)通过数值模拟计算得出注浆扩散效果,并将其与理论结果对比,分析数值模拟的精确性;作者通过分析数值模拟给出两种情况的扩散半径对比,进一步探究了考虑迂曲度的渗透注浆机理的适用性和精确性。本文研究是以多孔介质渗透注浆机理为基础,分析在考虑迂曲度的情况下浆液的扩散效果,并结合实验数据,进行实例分析和数值模拟,对比得到的扩散半径差异均在误差范围内,因此,该结果能为实际注浆工程提供理论指导。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究意义和背景

1.2 注浆技术的国内外研究现状

1.2.1 注浆技术

1.2.2 多孔介质理论

1.2.3 时变性注浆理论

1.2.4 注浆模拟实验研究现状

1.2.5 注浆数值模拟研究现状

1.3 目前研究存在的问题

1.4 本文的研究内容、研究方法及技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

1.4.3 技术路线

第二章考虑迂曲度的多孔介质渗透注浆扩散模型

2.1 渗透注浆

2.2 考虑迂曲度的土体介质模型

2.3 考虑迂曲度的渗透注浆公式推导

2.3.1 基本假设

2.3.2 考虑迂曲度的牛顿流体渗透注浆理论推导

2.3.3 考虑迂曲度的宾汉姆流体渗透注浆理论推导

2.3.4 考虑迂曲度的幂律流体渗透注浆公式推导

2.4 参数确定及适用范围

2.4.1 参数确定

2.4.2 适用范围

2.5 实例分析

2.6 本章小结

第三章多孔介质渗透注浆数值模型创建

3.1 数值模拟软件与原理

3.1.1 数值模拟软件

3.1.2 计算原理

3.2 基本方程及边界条件

3.3 注浆有限元模型的创建

3.3.1 数值模型

3.3.2 网格划分

3.3.3 基本参数取值

3.4 本章小结

第四章多孔介质渗透注浆扩散规律研究

4.1 未考虑迂曲度的渗透注浆数值模拟

4.1.1 模拟变量设定

4.1.2 达西定律物理场节点设定

4.1.3 模拟结果及分析

4.1.4 差值分析

4.2 考虑迂曲度的渗透注浆数值模拟

4.2.1 模型参数设置

4.2.2 模拟结果及分析

4.2.3 差值分析

4.3 渗透扩散模型对比分析

4.4 考虑边界效应的渗透注浆模拟

4.4.1 差值分析

4.5 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士期间发表论文及申请专利

参与的科研项目

攻读硕士学位期间获得的奖励和荣誉

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张焜

导师: 杨志全,杨桦

关键词: 渗透注浆,迂曲度,数值模拟

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 昆明理工大学

基金: 国家自然科学基金项目(41402272,41861134008,U1502232,U1602232),云南省科技计划项目(2015FB122,KKSY201421016),云南省教育厅科学研究基金项目(2014Z031,2018JS029),中国地质调查局西安地质调查中心科研项目([2018]01-21)

分类号: P694

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000121

总页数: 89

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