裂隙岩体注浆模拟实验研究
裂隙岩体动力特性的试验模拟研究
第３ ５卷第 ３ 期
２０ ０７年 ５ 月
河 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕ ａ ｏ Ｈ ｈｉ ｎ ｅｓｙ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃｓ ｏｒ ｌ ｆ ｏａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒｌ ｃ ｎｅ） ｎ ｖ ｉ ｕ ｅ
中 图分类 号 ： Ｕ ５ Ｔ ４２ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：００ １８ （０ ７ ０ — ３ ９ ０ １０ －９ ０ ２０ ）３ ０ ０ — ３
工 程 中遇到 的岩 体 ， 内部包括 各 种软 弱结 构 面 ， 断 层 、 其 如 节理 、 隙等 ， 隙 岩 体 由 于 内部 裂 隙 的存 在 裂 裂 使得其 力学 特性 与均 匀介 质显 著不 同 ， 而裂 隙率 的大 小 影 响着 岩 体 的强 度 ． 同时 ， 岩体 的强 度 与 其所 受 的荷 载类 型 有着 密切 的 关 系 ， 体 在 静 荷 载 与动 荷 载 下 的力 学 特 性 区 岩 别 很大 ． 而实 际工 程 中的岩 体 常处 于 地 震 、 破 及 开 挖扰 动 等 动力 爆 荷 载之 下 ， 隙岩 体 的破 坏 失 稳 与裂 隙岩 体 的 动力 学 特性 密 切 相 裂 关． 目前 ， 关于 对裂 隙岩 体 和不 同应变 率 条 件 下 的 完 整岩 块 的 动力 学特性 以 及 非 贯 通 裂 隙 岩 体 在 低 应 变 率 下 特 性 的 研 究 已 有 许 多ｌ ］但是对 于在 岩体 中起 控 制作 用 的大 量 裂 隙 在 高应 变 率 下 的 １， 研究 目前 还 比较 少 ． 于 此 ， 文 模 拟 具 有平 行 贯 通裂 隙 的岩 体 ， 鉴 本 利用 Ｈ ｐｉｓｎ 杆对试 样 施 加 不 同 的 动力 荷 载 ， 析 不 同应 变 率 ｏｋｎｏ 压 分 及不 同裂 隙率下 裂 隙岩 体 的动力 特性 ．
水泥浆液裂隙注浆扩散规律模型试验与数值模拟_刘健
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裂隙注浆模型试验
2.1 试验设计目的 为了揭示浆液在具有一定流速的动水条件下的 扩散运移规律，研究其扩散形态和压力场分布，本 试验设计的目的为： (1) 研究浆液在静水及动水不同注浆速率条件 下的扩散形态，为动水治理工程中注浆孔布置提供 参考依据。 (2) 研究注浆过程中压力场变化规律，为动水 注浆治理工程中的注浆终压选择提供依据。 (3) 对现有水泥注浆扩散理论提供试验验证。 2.2 试验系统
隔水边界30几何模型与边界条件fig2geometricalmodelboundarycondition量边界隔水边界浆时间增长扩散形态基本不再发生变化且逆水方向扩散范围明显小于顺水方向推断由于浆液逆水扩散受到地下水的阻滞作用同时水流的冲刷作用把更多的浆液搬运至下游见图注浆孔动水流向浆液静水扩散试验形态fig3slurrydispersionpatternstestunderhydrostaticcondition浆液动水扩散试验形态slurrydispersionpatternstestunderhydrodynamiccondition数值模拟结果静水注浆条件下数值模拟结果如图所示图中数值表示体积分数下同
(2) 连续性方程
u 0
控制区域质量守恒，体积不变。
(2)
连续方程即速度散度为 0，表征了运动过程中
(3) 两相流界面控制方程
u IS (1 ) t | | 为控制界面厚度参数，为动力黏度(Pa・s)。 本文计算采用体积分数方法表征浆–水相界面 的运动规律。 3.3 计算参数 数值模型计算参数如表 1 所示，浆水混合区的 计算形态采用体积分数表示方法。为研究注浆速率 对扩散规律的影响， 分别对浆液法向流速 0.6 和 1.6
速凝浆液裂隙动水注浆扩散数值模拟与试验验证
速凝浆液裂隙动水注浆扩散数值模拟与试验验证标题：速凝浆液裂隙动水注浆扩散数值模拟与试验验证一、引言速凝浆液裂隙动水注浆扩散技术作为现代建筑工程中的重要施工技术，在地下工程、水利工程和环境工程中得到了广泛的应用。
本文将从数值模拟和试验验证的角度，探讨速凝浆液裂隙动水注浆扩散的相关内容，并对其进行深度评估和分析。
二、速凝浆液裂隙动水注浆扩散的基本原理1. 速凝浆液的组成与性能速凝浆液是指在一定时间内具有较高的初凝期、凝结时间和凝结强度的液态混凝土。
它能够在短时间内形成坚固和耐久的混凝土体，具有较好的工程适用性和施工性能。
2. 裂隙动水注浆的施工原理裂隙动水注浆是利用浆液的表面张力和黏度，通过对表面张力的改变和黏度的调整，将浆液注入到混凝土裂隙中，并沿着裂隙的周边进行扩散，填充裂隙的过程。
三、速凝浆液裂隙动水注浆扩散的数值模拟1. 数值模拟方法选择在进行速凝浆液裂隙动水注浆扩散的数值模拟时，我们可以选择有限元法、有限差分法或者CFD方法等多种数值模拟方法进行模拟分析。
根据实际情况和模拟需求，选择合适的数值模拟方法进行研究。
2. 模拟参数设置在进行数值模拟时，需要考虑速凝浆液的流动特性、渗透性和扩散性等参数，并结合实际工程情况进行合理的模拟参数设置，确保数值模拟结果的准确性和可靠性。
四、速凝浆液裂隙动水注浆扩散的试验验证1. 试验方案设计在进行速凝浆液裂隙动水注浆扩散的试验验证时，需要设计合理的试验方案，包括试验样品的选择、实验条件的控制和试验过程的监测等内容，以确保试验结果的可靠性和准确性。
2. 试验结果分析通过对试验结果的分析，可以了解速凝浆液在裂隙中的扩散情况和填充效果，评估速凝浆液裂隙动水注浆扩散技术的施工效果和应用潜力。
五、个人观点和理解速凝浆液裂隙动水注浆扩散技术作为一种新型的注浆施工技术，具有很大的应用前景和市场需求。
通过数值模拟和试验验证，可以更加全面地了解和评估这项技术的施工特性和工程效果，为实际工程应用提供可靠的技术支持和参考依据。
黄土劈裂注浆过程数值模拟研究
0引言城市地铁工程采用浅埋暗挖法穿越地层时，必然会造成深层土体及地表不同程度的沉降变形，甚至影响地邻近既有建（构）筑物的结构安全[1-2]。
而为了控制隧道暗挖施工引起的土体沉降变形，保障既有建（构）筑物的安全和地铁隧道安全施工，通常对隧道穿越地层进行劈裂注浆超前加固[3-4]。
但劈裂注浆属于隐蔽工程，易受注浆参数、注浆工艺、施工环等因素的影响，现有关于劈裂注浆浆液扩散过程方面的研究并不完善。
由于土体具有离散、非连续的特性，相较于有限元法而言，以PFC 软件为代表的离散单元法在注浆机理方面的研究和应用更为广泛。
郑刚等[5]基于离散单元法，提出在劈裂注浆裂缝产生后通过较小浆液颗粒填充来模拟注浆过程中浆液的侵入。
秦鹏飞[6]运用PFC2D 软件，研究了不良地质体劈裂浆脉最终形态及颗粒的位移情况，并初步研———————————————————————作者简介:张杰（1991-），男，河南三门峡人，学士，工程师，现从事隧道及地下工程施工技术管理方面的工作。
黄土劈裂注浆过程数值模拟研究Numerical Simulation of Fracture Grouting in Loess张杰ZHANG Jie（中铁隧道局集团有限公司，广州511458）（China Railway Tunnel Group Co.，Ltd.，Guangzhou 511458，China ）摘要:劈裂注浆广泛应用于岩土工程用来改善土体的力学性能和降低土体的渗透性，然而，劈裂注浆过程中浆液扩散的全过程难以得到。
为此，采用PFC2D 离散元软件，研究得到了黄土劈裂注浆中劈裂缝的产生与扩展的全过程，以及注浆压力对浆脉扩展形态的影响规律。
结果表明，整个劈裂注浆的过程中，土体孔隙率在土体二次劈裂之后增加明显。
劈裂缝尖端形成拉应力集中，而劈裂缝的扩展主要是由劈裂缝尖端的拉应力引起。
注浆压力对浆脉的扩展影响明显，随注浆压力的增大，浆脉分支的数量增多，注浆孔周边土体孔隙率增大。
裂隙岩体损伤的注浆加固效果试验
裂隙岩体损伤的注浆加固效果试验许延春;李昆奇;谢小锋;刘世奇;吕斌【摘要】为了研究岩体的裂隙损伤及注浆加固恢复效应,基于损伤力学理论,引入损伤变量,构建综合岩体损伤和超声波测速定量评价裂隙岩体注浆加固效果的方法.通过室内试验模拟岩体裂隙损伤及注浆加固过程,应用超声波检测技术测定岩体在不同裂隙宽度下的声波传播速度,进而推算岩体动弹性模量,并对比分析注浆前后裂隙岩体的损伤变量与动弹性模量的变化程度及规律.结果表明:注浆前后岩体损伤变量均与裂隙宽度成正相关;同一裂隙宽度下,泥岩的损伤变量最大,为0.89;灰岩最小,为0.57;注浆后,裂隙岩体损伤变量明显减小,且岩体动弹性模量明显增大,其中砂岩动弹性模量增加幅度最大,为354.82%;泥岩次之,为174.15%;灰岩最小,为85.75%.根据实验室结果对比分析,提出注浆加固变量,建立分级分岩性定量评价注浆效果的新方法,并应用于现场实践.%In order to study crack damage and reparation effect of grouting in jointed rock mass,based on damage mechanics as well as introducing damage variable,composite rock mass damage and ultrasonic velocity measurement were built to quantify the reparation effect of grouting in jointed rock mass. The grouting reinforcement process and crack damage of fractured rock mass were simulated through laborato-ry experiment. Dynamic elastic modulus was reversely calculated through the application of ultrasonic testing technology,which could measure the acoustic wave propagation velocity in different crack width. Therefore,the changing rules between dynamic elastic modulus and damage variable were analyzed be-fore and after grouting. The result shows that there is a positive correlation between mass damage variable and crack width beforeand after grouting. For the same crack width,the damage variable of mudstone is maximum,while limestone is minimum(0. 89 and 0.57,respectively). After grouting,the damage varia-bles decrease and dynamic elastic modulus increase obviously. The increment of dynamic elastic modulus of sandstone is the largest, reaching 354. 82%, followed by mudstone ( 174. 15%) and limestone(85. 75%). According to the laboratory results,with the research of reinforcement variable,a new meth-od of lithology grade assessment was built to quantify the grouting effects, which could be successfully applied to the field practice afterwards.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】6页(P26-31)【关键词】裂隙岩体;损伤变量;动弹性模量;定量评价【作者】许延春;李昆奇;谢小锋;刘世奇;吕斌【作者单位】中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心(北京),北京100083;中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心(北京),北京100083;中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心(北京),北京100083;中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心(北京),北京100083;中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心(北京),北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU455由于地质作用，岩体内部形成了不连续面，因此几乎所有的岩体中都存在裂隙，它制约着岩体的强度和渗流特征。
岩石裂隙水力压裂特性数值模拟研究
岩石裂隙水力压裂特性数值模拟研究岩石裂隙水力压裂是一种利用高压液体对岩石进行强制破裂的方法，以增加岩石破碎度和孔隙度，从而提高天然气、石油等矿产资源的开采效率。
对于水力压裂技术的研究，不仅可以帮助石油天然气行业提高生产效率，更有助于减少采油、采气对地下水资源的影响。
本文旨在通过数值模拟研究，深入探讨岩石裂隙水力压裂的特性及其影响因素。
一、数值模拟的基本原理数值模拟是一种科学计算方法，它通过对自然界中矿产资源开采、岩土体工程等问题的模拟计算，预测其可能出现的情况，从而为相关的科学研究提供数据分析。
在水力压裂技术研究中，使用数值模拟可以有效地模拟水力压裂过程，以及其对岩石裂隙和地下水资源的影响。
数值模拟的基本流程一般包括以下几个步骤：（1）选择模拟对象。
在水力压裂技术研究中，可以选择一些具有较为典型的岩石试样或者岩石地层作为模拟对象，以便于深入研究岩石的水力性质以及水力压裂的特性。
（2）建立模型。
建立模型是数值模拟的关键步骤之一，需要根据实际情况进行参数模拟，包括岩石基本性质、裂隙性质、地下水流等参数。
（3）确定数值方程。
确定数值方程是模拟过程的关键之一，需要根据岩石材料的物理特性，以及其在水压作用下的表现，建立相应的数值方程，模拟岩石在水压作用下的变化规律。
（4）计算数值解。
通过使用计算机等设备进行数值分析，得出数值解，即岩石在水压作用下的变化规律，包括岩石的变形、破裂程度、裂隙的形态、压裂深度等。
（5）评估结果。
通过对数值解的分析，评估水力压裂技术对地下水、地质环境状况的影响和警示作用，为相关研究提供数据分析依据。
二、岩石裂隙水力压裂模拟研究岩石裂隙水力压裂过程的数值模拟一般包括以下几个方面：（1）岩石初始状态建模。
在模拟水力压裂过程之前，需要建立岩石模型，包括岩石的初始状态、裂隙的分布形态、孔隙度等参数。
岩石初始状态的建模对于后续的模拟分析具有重要影响。
（2）水力压裂过程模拟。
在模拟岩石水力压裂过程中，需要确定水压的大小、压力作用时间，以及岩石的断裂强度等参数。
裂隙岩体化学注浆加固后力学性质及表征单元体的试验研究
ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｒ ｙ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｇ ｒ ｏ ｕ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｒ ｏ ｃ ｋ ｍａ ｓ ｓ ｅ ｓ
Ｈｕ Ｗｅ ｉ ，Ｓ ｕ ｉ Ｗａ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ，Ｗ ａ ｎ ｇ Ｄａ ｎ ｇ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｍ ａ Ｌｕ ｘ ｉ ｎ ｇ
（ 中பைடு நூலகம்矿业 大学深部岩土力学与地下工程 国家重点 实验室 ， 资源与地球科 学学院， 江苏徐 州 ２ ２ １ ０ ０ ８ ）
摘 要： 通过 室内单轴压缩及剪切试验 ， 分 析 了裂隙岩体注 浆加 固后不 同试块 的强度变 形特征 ， 并对注 浆加 固前 后裂 隙岩体 的 表征 单元体（ Ｒ Ｅ Ｖ） 进行 了数值模拟研 究。单轴压缩 时， 试样 中注浆裂 隙倾 角不 同， 岩体失稳破坏 呈柱 状劈裂破 坏、 滑移一 劈裂破 坏及 滑移破 坏 ； 随着注浆裂 隙倾角 从Ｏ 。 增 大到 ９ ０ 。 ， 裂 隙岩体试样的单轴压缩强度呈先减 小后增大的变化趋势 ； 相 比于未注浆 裂隙试样 ， 注浆有效提升 了试样 的单轴抗压能力 ， 且 当裂 隙倾 角 ０ ￣ ￣ａ ＜４ ５ 。 时， 改善效果最 为明显。通过剪切试验 可 以发现 ， 岩 体试样的剪切强度随裂 隙与剪切面夹角 ． ８ 的减 小而减小 ， 且裂 隙密度越大 ， 试样 强度越小 。相对于注浆前， 试样剪切 强度 能够得 到一定提高 ， 但夹角 较大时， 提升效果不 明显。注浆加 固前后， 该工程岩体 Ｒ Ｅ Ｖ尺寸分别约为 ５ ｍ和 ４ ｍ， 注浆后裂 隙岩体 的 ＲＥ Ｖ 相对变小， 且Ｒ Ｅ Ｖ 的等效抗压 强度及 弹性模量 与未注 浆裂 隙岩体相 比均 有一定程度 的提 高。研究结果表 明， 注 浆作用 改 善 了裂 隙岩体 的完整性 ， 无论对 室内试样还是实 际工程岩体 ， 都在 一定 程度提高 了岩体 的物理力 学性质 。 关键 词 ： 注 浆； 裂隙岩体 ； 单轴压缩试验 ； 剪切试 验； 表征单元体
岩石破裂与裂隙扩展的实验与数值模拟
岩石破裂与裂隙扩展的实验与数值模拟
岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的常见问题，对于地震、岩溶、滑坡等地质灾害的研究具有重要意义。
为了更好地研究这些问题，科学家们进行了大量的实验和数值模拟。
在实验方面，科学家们通常采用岩石力学试验机进行研究。
通过施加不同的载荷和应力条件，观察岩石的破裂和裂隙扩展情况。
实验结果表明，岩石的破裂和裂隙扩展与岩石的物理性质、应力条件、载荷等因素密切相关。
例如，当岩石受到较大的压力时，容易出现裂隙扩展和破裂现象。
在数值模拟方面，科学家们通常采用有限元方法进行模拟。
通过建立岩石的数学模型，对岩石的应力、变形、破裂等情况进行计算。
数值模拟可以更加精细地探究岩石破裂和裂隙扩展的机理和规律，为地质灾害的预测和防治提供重要依据。
同时，科学家们也在不断探索新的实验方法和数值模拟技术，以提高研究的精度和可靠性。
例如，近年来出现的数字岩石技术可以更加真实地模拟岩石的物理性质和结构特征，为岩石破裂和裂隙扩展的研究提供了新的思路。
总之，岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的重要问题，科学家们通过实验和数值模拟等手段进行研究，为地质灾害的预测和
防治提供了重要依据。
随着技术的不断进步，相信在未来会有更多更精确的方法用于探究这一领域的问题。