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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
裂隙岩体单元注浆扩散规律及其强度演化模拟试验研究
  • 52
  • 作者

    张二蒙刘浪许延春费宇耿济世蔺亚兵

  • 单位

    西安科技大学地质与环境学院西安科技大学中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

  • 摘要
    为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值实验方法,分析了具有JRC参数表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填度的改造岩体单轴压缩实验(UCS)与常法相刚度(CNS)条件下直剪实验,形成了浆液充填规律与改造岩体强度关系串联分析方法。结果表明:(1)粗糙裂隙内浆液流动具有层/紊流特征,平滑裂隙内浆液受裂隙壁面剪切力较小,易维持层流状态;粗糙裂隙对浆液的流动起到控制作用,靠近壁面处出现涡流。(2)改造岩体的抗压强度与裂隙充填度呈现正比关系;完全充填裂隙塑性区由双X型逐渐变为单X形态;裂隙未充填部分边界无有效约束,最大最小主应力差值较大。(3)浆液凝固后,由于黏聚力与空间侵占共同作用,限制了裂隙凸台相对滑动,增加了裂隙初始摩擦力与接触面积,改造岩体抗剪强度提高。(4)CNS边界条件下,剪切应变的增加,导致应力集中程度增加;注浆体内新生微裂纹发育速度随剪切应变增加逐步提高,注浆体应力分布特征与内部微裂纹发育规律一致。研究成果为分析裂隙岩体内部浆液扩散规律与改造后岩体强度演化提供试验依据。
  • 关键词

    注浆改造岩体浆液扩散改造岩体强度数值仿真

  • 文章目录
    0引 言
    1 研究方法与路线
    2 单裂隙浆液扩散实验研究
    2.1 影响因素与数值模型
    2.2 实验方案
    2.3 单裂隙浆液流动特征分析
    2.4 单裂隙浆液充填形态分析
    3 裂隙充填岩体强度演化规律
    3.1 PFC-Flac3D耦合
    3.2 改造岩体强度实验模型与方案
    3.3 改造岩体抗压强度结果与分析
    3.4 改造岩体抗剪强度结果与分析
    4 结论
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