[发明专利]宾汉浆液时水效应岩土体迂曲度柱半球渗透半径确定方法

说明书

本发明公开了宾汉浆液时水效应岩土体迂曲度柱半球渗透半径确定方法，包括：根据工程需求预设宾汉水泥浆液水灰比、注浆时间、注浆压力、注浆管侧面注浆孔数目和注浆孔半径；通过岩土体试验得到岩土体的孔隙率和渗透系数，测量获得注浆点处地下水压力，且确定岩土体的迂曲度；通过流变试验或已有的研究结果获得水的黏度，并确定宾汉浆液启动压力梯度；求得考虑宾汉浆液水灰比、时变性效应及岩土体迂曲度综合作用下的宾汉水泥浆液在岩土体中的扩散半径。

技术领域

本发明涉及环境保护与生态修复技术领域，尤其是宾汉浆液时水效应岩土体迂曲度柱半球渗透半径确定方法。

背景技术

众所周知，依据不同的流变方程，注浆浆液可分为牛顿流体、宾汉流体及幂律流体三类；同时注浆浆液在岩土体中的渗透注浆形式也可为分为球形、柱形及柱-半球形3种扩散形式。目前，在宾汉浆液在多孔介质中的渗透注浆机理领域取得了较好的研究成果。在不考虑宾汉浆液时变性的渗透扩散机理方面，杨坪《砂卵(砾)石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究》、杨秀竹《宾汉体浆液扩散半径的研究及应用》、杨志全《宾汉姆流体柱-半球形渗透注浆形式扩散参数的研究》等分别建立了宾汉浆液在球形、柱形与柱-半球形渗透注浆下的扩散参数关系式，张聪分析了基于脉动注浆的宾汉浆液渗透扩散机制，叶飞研究了宾汉浆液盾构隧道壁后注浆驱替及考虑其自重影响的管片注浆渗透扩散模型，路乔探讨了考虑扩散路径的宾汉浆液球形扩散渗透注浆机制，段英杰研究了基于渗滤效应的宾汉流体渗透注浆扩散机理。在考虑宾汉浆液时变性渗透扩散规律方面，叶飞与刘健等分别建立了考虑浆液黏度时变性的盾构隧道注浆渗透扩散模型，张连震与张庆松等探讨了考虑黏度时空变化特征的速凝浆液渗透注浆扩散机制，王庆磊研究了考虑黏度空间衰减的宾汉浆液柱形渗透注浆机制，杨志全等建立了黏度时变性宾汉水泥浆液的流变方程与渗流运动方程并以此推导了呈球形、柱形与柱-半球形的渗透注浆扩散机理；此外，周军霞《考虑浆液粘时变性渗透注浆理论计算公式》、韩烨《考虑黏度时变性的宾汉姆浆液注浆扩散机理研究》也对宾汉浆液时变性渗透扩散机理开展了一定的研究。在考虑岩土体迂曲度对宾汉浆液渗透扩散半径影响方面，张焜《考虑迂曲度的多孔介质渗透注浆机理研究》、秦洲《考虑迂曲度的盾尾注浆毛细管渗透扩散模型》、朱定桂《考虑迂曲度的水泥-水玻璃双液浆柱形渗透机制研究》分别研究了考虑岩土体迂曲度的宾汉浆液球形、柱形渗透注浆机制。

如专利公开号为“CN113297815A”、名称为“一种考虑多孔松散介质迂曲度的宾汉姆型水泥浆液渗透注浆扩散半径计算方法”的中国发明专利，其通过宾汉姆流体流变曲线得到宾汉姆流体本构方程中的屈服应力与塑性黏度，并得到不同水灰比的宾汉型水泥浆液流变方程；根据宾汉型水泥浆液在岩土体流动路径迂曲度和宾汉型水泥浆液流变方程，推导出考虑多孔介质迂曲度的宾汉姆流体的渗流运动方程；根据注浆初始条件及边界条件，推导出考虑多孔松散介质迂曲度影响的宾汉姆型水泥浆液渗透注浆扩散半径计算式。该技术仅考虑了多孔松散介质迂曲度对宾汉姆型水泥浆液柱形渗透注浆扩散半径的作用，未考虑宾汉浆液时变性与水灰比对其的影响；同时，水泥浆液在多孔介质中的渗透注浆可表现球形、柱形及柱-半球形3 种扩散形式，而不同的渗透扩散形式也具有不同的渗透注浆机理；该技术以宾汉水泥浆液在多孔介质中的柱形渗透注浆扩散形式为研究对象，而本发明则针对宾汉水泥浆液在多孔介质中的柱-半球形渗透注浆扩散方式开展探索。因此，它们具有不同的渗透注浆扩散半径确定方法。

又如，专利公开号为“CN 113310847 A”、名称为“一种考虑时间与水灰比耦合效应的宾汉型水泥浆液流变参数计算方法”的中国发明专利。该发明仅提出了一种考虑时间与水灰比耦合效应的宾汉型水泥浆液流变参数计算方法，而未提出其在岩土体中渗透注浆扩散半径确定方法；而本发明则针对考虑宾汉浆液时间-水灰比效应与岩土体迂曲度综合影响的柱-半球渗透注浆扩散半径如何计算得到开展探索。