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注浆技术是一项应用广、实用性强的工程技术,对改善岩体结构、提高岩体稳定性具有重要意义。由于地下工程开挖,导致岩体内部裂隙分布较为复杂,正确认识和掌握注浆浆液在裂隙内的流动规律,对于提高工程现场注浆效果具有重要的理论意义与工程应用价值。本文使用了一套微裂隙注浆可视化模型,并利用该模型开展了一系列不同裂隙开度、不同水泥粒径浆液的注浆渗流试验,研究了不同浆液在微裂隙内的流动规律,并通过数值模拟验证了浆液的流速理论。具体研究成果如下:(1)使用了一套能够与高速显微监测系统配套的具有良好密闭性能的可视化注浆试验系统,配备有压力流量监测系统,可对流量、压差进行监测,也可通过调节裂隙间垫片(精密度高、拉力度强、不易折断、硬度大)的厚度实现试验所需的裂隙开度。将该套试验模型置于高速显微监测系统中进行试验,实现可视化微观观测,并进行了注水试验验证了该系统的有效性。(2)研究了三种不同颗粒粒径的水泥浆液的流变性,结果表明水泥浆液的粘度随着水灰比的增大而降低、随着水泥颗粒粒径的减小而增加;在相同条件下,超细水泥浆液的粘度明显大于普通水泥浆液;高效萘系减水剂最佳添加量约为0.75%,能有效降低水泥浆液的粘度,改善水泥浆液的流动性;在相同水灰比条件下水泥粒径越小水泥浆液的析水率越小。(3)基于微裂隙注浆浆液渗流高速显微细观可视化监测系统,进行微裂隙注浆试验,表明了水泥颗粒在裂隙口处形成过滤桥堵的过程大致分为三个阶段:颗粒汇集(月牙形)、颗粒堆积(半圆形)、桥堵(半圆形)。通过对注浆裂隙开度的调节,获得了三种水泥浆液的最小裂隙开度bmin和临界裂隙开度bcrit。统计分析了两种监测条件下注浆过程中水泥颗粒堆积规律,试验能够直观得出三种水泥颗粒在不同裂隙开度下通过裂隙的状态,以及不同尺度水泥颗粒通过微裂隙的特征。在注浆裂隙开度大于临界裂隙开度时,在一定注浆压力下,随着注浆压力的增加注浆结束时间随之减少。(4)通过对裂隙开度大于临界裂隙开度的幂律流体的单裂隙注浆浆液流动规律的理论推导与COMSOL Multiphysics数值模拟,验证了浆液的流速理论推导和数值计算结果的一致性。