高聚物定向劈裂注浆动态过程数值模拟

• 作者: 夏洋洋 郝燕洁 杜雪明 石明生 李禄禄
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 高聚物 定向劈裂注浆 数值模拟 膨胀力 黏度 扩散规律
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 地质工程? 土木工程|Geological Engineering and Civil Engineering
• 页码范围: 4464-4474
• 页数: 11页
• 分类号: TV543
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.12.026

摘要

针对现有数值方法对高聚物定向劈裂注浆动态过程模拟困难的现状,采用二维颗粒流程序(PFC2D),考虑高聚物浆液反应过程中膨胀特性和流变特性的影响,建立高聚物定向劈裂注浆的可视化模型.通过与现场试验结果对比,验证数值模型的有效性.在此基础上对浆脉扩散形态、浆液颗粒数量和土体弹性模量对浆液扩散规律的影响及定向劈裂注浆对周围土体孔隙率的影响规律进行研究.研究结果表明:高聚物定向劈裂注浆过程分为填充、挤密、劈裂-挤密循环、最终挤密4个阶段,浆脉最终形态为"梭子状";注浆过程中将会对钻孔周围土体进行挤密加固,距离钻孔圆心越远,土体孔隙率变化越小,且相比水平方向,竖直方向土体孔隙率变化规律更趋于一致;浆液颗粒数量和土体弹性模量对浆液扩散规律的影响基本一致,但当浆液颗粒数量超过某一定值时,钻孔中心圆孔将会发生劈裂,浆液扩散半径急剧减小,浆脉宽度加速增大;然而,当土体弹性模量超过某一定值时,浆液扩散半径开始减小,而浆脉宽度减小的速率也随之降低.