【摘 要】
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注浆是一种广泛应用于隧道、岩巷等地下硐室的支护方式。在对裂隙岩体进行注浆之后,岩体中原始空隙被浆液填充。浆液不断凝结固化,并逐渐承担岩体之间的作用力,岩体内应力状态重新分布且岩体间粘结力不断增强,稳定性得到提高。然而,目前关于注浆加固体力学性质的影响因素研究还不充分。本文采用室内试验、理论分析、数值模拟等方式,研究了注浆量、浆液凝固时间、围压、凝固体分布形态等因素对注浆加固体力学性质的影响,主要工
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注浆是一种广泛应用于隧道、岩巷等地下硐室的支护方式。在对裂隙岩体进行注浆之后,岩体中原始空隙被浆液填充。浆液不断凝结固化,并逐渐承担岩体之间的作用力,岩体内应力状态重新分布且岩体间粘结力不断增强,稳定性得到提高。然而,目前关于注浆加固体力学性质的影响因素研究还不充分。本文采用室内试验、理论分析、数值模拟等方式,研究了注浆量、浆液凝固时间、围压、凝固体分布形态等因素对注浆加固体力学性质的影响,主要工作如下:首先,在自制类岩石试件中布置若干钻孔并灌注水泥浆,以不同填充度、不同孔数模拟不同注浆量,研究单轴压缩试验中注浆加固体,在不同注浆量、不同凝固时间以及母岩在不同破坏程度下注浆时力学参数提升程度,观察比较不同方案下试件破坏形式。其次,将注浆加固体视为母岩、钻孔注浆凝固体与钻孔内空气三者组成的复合材料,考虑注浆凝固体凝固时间修正了几种复合材料混合率计算公式,并比较公式计算结果与试验结果,发现修正后的Voigt模型误差最小,可用于预测注浆加固体力学参数。再次,在颗粒流软件中通过试错法得到与室内单轴压缩试验结果接近的模型参数,用该参数建模完成了以下研究:(1)钻孔注浆凝固体直径和数目对注浆加固体力学性能和破坏形式的影响;(2)侧向压力对注浆加固体力学性能和破坏形式的影响;(3)注浆凝固体在母岩中的分布形式对注浆加固体力学性能的影响。通过监测单轴、双轴压缩下试件起裂时机差异、裂纹数随加载变化规律,描述了不同方案下注浆加固体的破坏机理。最后,将室内试验得到的各注浆量下注浆加固体的全应力-应变曲线简化为4线段型应变软化模型,然后根据全量理论推广为岩体在复杂应力状态下等效应力与等效应变之间的关系式,得到不同注浆量下注浆加固体的应变软化规律;以上海庙矿车场巷道为背景在FLAC3D中建立黏弹塑性蠕变模型,根据开挖后不同天数时的围岩体积应变分布,确定围岩不同区域可注浆量,进而采用相应的应变软化规律,模拟不同时机注浆时围岩蠕变规律,确定最佳注浆时机。
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