裂隙岩体动水注浆的动力学响应与参数优化

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作者 石俊岩 张爽 +1 位作者 谢凌琛 王洋洋 《铜业工程》 2025年第2期76-84,共9页

针对单裂隙岩体动水条件下注浆参数的优化,采用理论分析、物理模拟、相似模拟与工程验证相结合的方法,研究了单裂隙岩体动水注浆。首先,通过搭建单裂隙动水注浆模拟试验平台研究了动水流速、浆液水灰比、注浆压力对堵水效率的影响,并借... 针对单裂隙岩体动水条件下注浆参数的优化,采用理论分析、物理模拟、相似模拟与工程验证相结合的方法,研究了单裂隙岩体动水注浆。首先,通过搭建单裂隙动水注浆模拟试验平台研究了动水流速、浆液水灰比、注浆压力对堵水效率的影响,并借助响应面BBD试验法设计三因素三水平试验(共17组平行试验)。结果表明:当动水流速为6.29 cm/s、水灰比为0.93、注浆压力为0.34 MPa时,堵水率预测结果为91.42%。之后,基于浆液流变特性建立了浆液微元体运动学方程,得到了浆液扩散距离、黏度及整个注浆过程中的压力随时间变化的公式,将所得公式导入COMSOL进行浆液扩散模拟,并在物理相似模拟平台进行对比验证。研究发现,随着注浆时间的增加,浆液扩散的形状由圆形变为椭圆形,再变为“U”形,物理模拟得到的堵水率为88.39%,数值模拟得到的堵水率为90.17%,堵水效果好,两种方法与预测结果吻合度均在95%以上。最后,进行了现场工程验证,所得矿井涌水量由32.75 m^(3)/h降低至4.82 m^(3)/h,堵水率为85.28%,优化效果良好。 展开更多

关键词 注浆 裂隙岩体 动水 参数优化 数值模拟

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关键孔注浆方法在高压裂隙水封堵中的应用研究 被引量：55

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作者 张霄 李术才 +4 位作者 张庆松 孙克国 刘人太 韩伟伟 原小帅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1414-1421,共8页

在地下工程建设中,首次提出裂隙岩体高压涌水的关键孔注浆治理方法,并结合层次分析理论,研究关键孔的多因素层次优选方法。在龙固煤矿的辅2巷道高压涌水注浆治理的现场试验中,以地质分析和物理探测为指导,优化钻孔设计,以层次优选法对... 在地下工程建设中,首次提出裂隙岩体高压涌水的关键孔注浆治理方法,并结合层次分析理论,研究关键孔的多因素层次优选方法。在龙固煤矿的辅2巷道高压涌水注浆治理的现场试验中,以地质分析和物理探测为指导,优化钻孔设计,以层次优选法对钻孔进行质量评价,筛选关键孔,参考连通试验结论对关键孔进行注浆设计,取得理想的治理效果,在类似工程治理中具有一定的推广价值。 展开更多

关键词 岩石力学 关键孔 动水注浆 层次分析 连通试验 注浆参数

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基于颗粒流的围岩注浆动态过程模拟研究 被引量：16

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作者 耿萍 卢志楷 +2 位作者 丁梯 权乾龙 晏启祥 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2017年第3期34-40,共7页

研究目的:富水地层隧道开挖易发生突水突泥,注浆为一种有效防范措施。本文基于颗粒流离散元方法,研究围岩注浆对富水地层隧道开挖的影响,通过对岩体注浆过程进行细观动态模拟,研究不同注浆压力和注浆孔布设方式下的注浆效果,从而为优化... 研究目的:富水地层隧道开挖易发生突水突泥,注浆为一种有效防范措施。本文基于颗粒流离散元方法,研究围岩注浆对富水地层隧道开挖的影响,通过对岩体注浆过程进行细观动态模拟,研究不同注浆压力和注浆孔布设方式下的注浆效果,从而为优化注浆方案提供参考。研究结论:(1)注浆压力的大小决定了最终浆液扩散形式,即注浆压力增大,注浆形式由渗透注浆变成劈裂注浆;(2)通过颗粒流软件模拟出的动态效果及数据分析,验证了劈裂注浆是压密→劈裂→压密→劈裂的动态过程,直至浆液的扩散压力不足以再劈裂围岩颗粒时趋于稳定;(3)多孔同时注浆时浆体很难进入到中心位置;(4)基于本文的研究对象,劈裂注浆的效果优于渗透注浆,考虑过大注浆压力对岩土体的冲击作用,工程应用时可尽量采用起劈压力进行劈裂注浆,且注浆时并不是较多的注浆孔同时注浆就能得到更好的效果,要针对实际地质情况,合理安排注浆孔以及注浆顺序,避免地层薄弱点出现在多孔同时注浆的中心点处;(5)本研究成果可为软弱地层注浆孔的布置原则及注浆质量控制提供参考。 展开更多

关键词 隧道工程 注浆动态模拟 颗粒离散元 注浆压力 注浆孔布置 参数标定

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动压软岩巷道破坏机理及控制技术研究 被引量：26

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作者 唐芙蓉 王连国 +2 位作者 张华磊 陆银龙 王占盛 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2010年第4期537-542,共6页

选取受动压影响的祁南煤矿82采区五中车场巷道为试验巷道,构建了不等压条件下巷道破坏的力学模型,得出了巷道内表面的位移解;其次根据数值模拟结果,选取锚网索+锚注联合支护方式对82采区五中车场巷道进行支护,并进行了现场观测.结果表明... 选取受动压影响的祁南煤矿82采区五中车场巷道为试验巷道,构建了不等压条件下巷道破坏的力学模型,得出了巷道内表面的位移解;其次根据数值模拟结果,选取锚网索+锚注联合支护方式对82采区五中车场巷道进行支护,并进行了现场观测.结果表明,动压使巷道围岩深部应力向更深处转移,扩大了巷道围岩的塑性屈服范围,加大了巷道围岩变形,严重影响了巷道稳定;锚喷索+锚注联合支护方案能明显提高破碎围岩的整体强度,改善岩体的性质,更好地控制了巷道的变形. 展开更多

关键词 动压软岩巷道 理论计算 锚注支护 数值模拟

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采动覆岩移动规律的相似模拟实验研究 被引量：36

5

作者 张建全 闫保金 廖国华 《金属矿山》 CAS 北大核心 2002年第8期10-12,39,共4页

采用相似模拟实验 ,分析研究了采场上覆岩层的“三带”特征及分布规律 ,确定了离层空间的发展趋势、传播规律、存在范围及形态 ,以及与工作面推进度的关系 ,为指导工程实践提供了重要理论依据。

关键词 岩层移动 离层 动态过程 模拟实验 覆岩 分布规律 发展趋势

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基于宾汉姆流体模型的动水岩石裂隙堵漏灌浆过程数值模拟研究 被引量：2

6

作者 赵卫全 路威 +2 位作者 高宇 周建华 李娜 《水利水电技术》 北大核心 2020年第S01期243-249,共7页

基于宾汉姆流体在岩石裂隙中定常流动时的理论模型,将流体屈服强度引起的水力坡降等效为粘性阻力坡降,采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了动水平面裂隙灌浆过程数值模型,研究了宾汉姆流体浆液在动水裂隙堵漏灌浆时的扩散规律,分... 基于宾汉姆流体在岩石裂隙中定常流动时的理论模型,将流体屈服强度引起的水力坡降等效为粘性阻力坡降,采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了动水平面裂隙灌浆过程数值模型,研究了宾汉姆流体浆液在动水裂隙堵漏灌浆时的扩散规律,分析了浆液初始屈服强度、裂隙水流速、裂隙开度和灌浆速率对灌浆堵漏过程的影响。结果表明:浆液在动水裂隙中的扩散轨迹约为椭圆形或"U"形,扩散过程可分为顺水流扩散、横向快速扩散和稳定扩散三个阶段。浆液的初始屈服强度和灌浆速率越大,裂隙水流速和裂隙开度越小,堵水效果越好。对于宽大裂隙,为提高浆液有效利用率、节省灌浆材料和缩短灌浆时间,可先在裂隙内充填砂砾石级配料,减小过水断面,再进行灌浆堵漏。研究成果可为动水地层特别是岩溶地层堵漏灌浆材料的选择和工艺的确定提供参考。 展开更多

关键词 岩石裂隙 动水堵漏灌浆 宾汉姆流体 灌浆过程 数值模拟

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基于土石方平衡的面板堆石坝料场开采建模研究 被引量：5

7

作者 赖永明 吴学雷 +1 位作者 申明亮 肖宜 《中国农村水利水电》 北大核心 2011年第9期75-77,81,共4页

混凝土面板堆石坝的主体是坝体堆石料,料场开采需求分析与管理在面板堆石坝施工中至关重要,若没有充足的填筑料源,就不可能顺利施工,也就不可能实现工程整体施工的综合优化。为了实现整体工程施工快速、强度合理、经济节约的目标,通过... 混凝土面板堆石坝的主体是坝体堆石料,料场开采需求分析与管理在面板堆石坝施工中至关重要,若没有充足的填筑料源,就不可能顺利施工,也就不可能实现工程整体施工的综合优化。为了实现整体工程施工快速、强度合理、经济节约的目标,通过仿真建模研究,结合土石方平衡调配过程,建立起了料场开采与土石方调配联合模型,并对料场开采需求进行实时动态模拟和管理控制,可为工程设计以及施工提供快速方便的管理平台以及可靠的数据支持与决策支撑。 展开更多

关键词 面板堆石坝 土石方平衡 料场开采 动态仿真

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撞击荷载作用下板状岩体破坏特性数值模拟分析 被引量：4

8

作者 廖志毅 唐春安 +1 位作者 高军程 王海涛 《水利与建筑工程学报》 2018年第4期120-124,共5页

板状岩体的动态破坏特性对岩体工程和防护工程具有重要的研究意义。基于有限元方法,通过引入三维动态接触算法,建立撞击模型,研究板状岩体在子弹中心撞击作用下的破坏特征。数值模型中,通过采用Weibull统计学分布考虑岩体非均匀性;利用... 板状岩体的动态破坏特性对岩体工程和防护工程具有重要的研究意义。基于有限元方法,通过引入三维动态接触算法,建立撞击模型,研究板状岩体在子弹中心撞击作用下的破坏特征。数值模型中,通过采用Weibull统计学分布考虑岩体非均匀性;利用连续等效损伤理论描述岩体损伤演化过程。数值模拟结果表明,动态接触算法能够有效地模拟块体之间的撞击过程。岩板在子弹中心撞击作用下,破裂最先出现在岩板背面中心处,并逐渐向岩板四周及正面延伸。同时,在较低撞击速度作用时,岩板断裂由产生的径向裂纹控制。随着撞击速度逐渐增加,环向裂纹出现,并与径向裂纹共同决定了岩板的断裂形式。 展开更多

关键词 岩板撞击 动态接触过程 非均匀性 数值模拟

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锚杆钻头破岩过程建模及仿真分析 被引量：6

9

作者 孟传明 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第10期90-92,共3页

为实现锚杆钻头破岩过程的可视化,研究了钻头的破岩机理,采用弹塑性煤岩损伤模型对锚杆钻头钻进过程中的破岩过程进行仿真模拟,进而分析煤岩的破坏规律,获得了钻头的阻力载荷等数据。研究结果表明:钻削过程中,受钻头结构的影响,煤岩分... 为实现锚杆钻头破岩过程的可视化,研究了钻头的破岩机理,采用弹塑性煤岩损伤模型对锚杆钻头钻进过程中的破岩过程进行仿真模拟,进而分析煤岩的破坏规律,获得了钻头的阻力载荷等数据。研究结果表明:钻削过程中,受钻头结构的影响,煤岩分为直接破碎区、损伤区、无损伤区3个区域;由于煤岩弹性变形的影响,钻头起始工作时钻进阻力较大、钻机速度较低;钻翼数量等于钻头每转内速度的波动次数,所以钻翼数量直接影响钻头钻进过程的稳定性。 展开更多

关键词 锚杆钻头 动态仿真 有限元法 破岩过程 可视化

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露天转地下采场围岩及覆岩变形破坏特征研究 被引量：6

10

作者 李小双 赵奎 +1 位作者 张东明 支学艺 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期1359-1371,1386,共14页

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿为依托背景,借助数字照相量测技术,通过相似材料模拟试验,对20°、50°两种不同倾角条件下,露天转地下开采后,地下采场围岩与覆岩的变形破坏特征及动态演化过程进行了系统研究。结果表明:(1)地... 以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿为依托背景,借助数字照相量测技术,通过相似材料模拟试验,对20°、50°两种不同倾角条件下,露天转地下开采后,地下采场围岩与覆岩的变形破坏特征及动态演化过程进行了系统研究。结果表明:(1)地下采场围岩及覆岩的变形演化过程可划分为局部小范围微动、线性持续增大以及整体非线性剧烈垮塌3个阶段;(2)矿体倾角由20°增至50°后,边坡与地下采场围岩及覆岩的变形整体趋缓,采动影响范围小幅度缩减,沉降曲线则由非对称槽型变为碗型;(3)采场矿柱回收过程中,地下采场围岩及覆岩发生突发性失稳,呈现出明显的"多米诺骨牌效应"。 展开更多

关键词 露天转地下 地下采场围岩及覆岩 变形破坏特征 动态演化过程 相似材料模拟

原文传递

动压影响巷道围岩注浆加固技术研究 被引量：4

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作者 李昱辉 《煤》 2021年第8期14-16,21,共4页

文章通过对永红煤矿3条主要下山进行数值模拟分析,得到了下山巷道围岩破坏受二次采动影响的破坏特征,下山巷道受到工作面回采影响较大,靠近工作面侧围岩影响最为严重。提出了注浆加固巷道方案,通过对破碎围岩体内部注浆,破碎岩体重新胶... 文章通过对永红煤矿3条主要下山进行数值模拟分析,得到了下山巷道围岩破坏受二次采动影响的破坏特征,下山巷道受到工作面回采影响较大,靠近工作面侧围岩影响最为严重。提出了注浆加固巷道方案,通过对破碎围岩体内部注浆,破碎岩体重新胶结成整体,提高了巷道围岩强度。 展开更多

关键词 动压巷道 围岩稳定性 数值模拟 注浆加固

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注浆加固技术在沿空运输巷中的应用 被引量：2

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作者 张宝清 《江西煤炭科技》 2018年第1期30-33,共4页

针对临空煤巷受回采期间动压影响大、围岩破碎变形严重的问题,通过数值模拟对其变形破坏机理进行分析,并将注浆技术用于破碎围岩加固,通过工业性试验,满足了现场正常安全生产的要求。

关键词 动压影响 围岩破碎 数值模拟 注浆技术

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