高放废物处置库北山预选区裂隙岩体注浆特性研究

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1、硕士学位论文高放废物处置库北山预选区裂隙岩体注浆特性研究StudyonGroutingCharacteristicsinFracturedRockMassofCandidateBeishanAreaforHighLevelRandioactiveWasteRepository作者：范佳俊导师：蒋斌松教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TD265学校代码10290UDC624.1密级公开中国矿业大学硕士学位论文高放废物处置库北山预选区裂隙岩体注浆特性研究StudyonGroutingCharacteristicsinFracturedRockMass

2、ofCandidateBeishanAreaforHighLevelRandioactiveWasteRepository作者范佳俊导师蒋斌松教授申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专业岩土工程研究方向隧道与地下工程答辩委员会主席邵鹏评阅人吕爱钟蔚立元二○一五年五月论文审阅认定书研究生范佳俊在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本文是

3、在导师蒋斌松老师的悉心指导下完成的。没有导师的指导、支持和鼓励，论文是不可能顺利完成的。在三年的学习和工作中我得到了导师的谆谆教导和无微不至的关怀。在本论文的撰写过程中，从选题、开题到撰写等各个环节，导师都给予了我诚挚的建议和热心的帮助。师从三载，导师严谨的治学态度、渊博的专业知识和高屋建瓴的视野，不仅使我在学习期间受益匪浅，而且对我今后的工作和生活必将产生深远的影响。感谢导师给我提供了难得的现场科研与工作机会，使我能将所学专业知识应用于工程实际，并很好地锻炼了自己独立开展工作的能力，这对于即将踏上工作岗位的我倍加珍贵。值此论文完成之际，学生向导师表示

4、衷心的感谢！感谢张强副教授对论文的悉心指导，在试验过程中给予的帮助。感谢师母张平、吴晓锁老师、王立平博士、杜石文、陈首君、范金成、张翼、胡传鹏、张明臣、陆荣、李立国硕士等在平时学习和生活中给予我的关怀和帮助。在20多年的求学生涯中，家人及朋友一直是我学习与生活的坚实后盾，深深地感谢他们的默默支持和付出。感谢各位专家、教授在百忙之中对论文的审阅与指教！摘要注浆理论和注浆现场实践发展主要呈现两大特征：（1）注浆理论远远落后于注浆实践的发展；（2）岩体注浆落后于土体注浆的发展。针对裂隙岩体注浆在理论和时间方面存在的主要问题，论文依托甘肃北山核废料处置库预选区

5、十月井断裂注浆止水及其长期稳定问题，采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场调研实例相结合的方法开展系列研究，取得的主要研究成果有：（1）在借鉴国内外核废料处置库裂隙岩体注浆研究的基础上，结合北山花岗岩特殊的地质及水文条件，进行了注浆材料优化配比试验，获得了以超细水泥为基料的最优注浆材料配比。（2）结合宾汉姆流体流变理论、N-S运动方程和流体连续性方程，推导了裂隙岩体浆液扩散模型，浆液的流速与压力梯度存在显著的非线性关系。考虑到宾汉姆浆液粘度的时变性，结合现有的典型浆液粘度时变性方程，获得了时变宾汉姆流体浆液在裂隙中的流动规律：浆液粘度的改变对扩散路径中

6、的浆液压力有着较大的影响；随着浆液粘度的增加，浆液压力的衰减速度会逐渐增大，随着扩散范围的增大压力的衰减梯度逐渐减小。（3）基于离散元的裂隙岩体浆液渗流应力耦合分析方法，分析获得了单一裂隙注浆渗流扩散过程中浆液压力的随扩散范围的衰减规律，浆液在高水灰比和裂隙开度较大情况下近似牛顿流体呈线性衰减；建立交叉裂隙注浆渗流模型，得到了注浆系统中可控因素（注浆压力、注浆时间和注浆材料）和不可控因素（地应力大小、侧压力系数、裂隙开度、裂隙倾角、裂隙间距和迹长、裂隙粗糙度）对宾汉姆流体扩散的影响规律，这些因素直接和间接影响了浆液的扩散。（4）基于蒙特卡洛法编制了离散

7、裂隙网络DFN生成程序，结合北山地区采石场BS05钻孔地质资料，生成离散裂隙网络，获得了围岩渗透系数分布图，并进行了UDEC数值模拟分析，结果表明：对于渗透性较差的裂隙网络区域，提高相应注浆孔的注浆压力或者延长时间可以达到较好的扩散范围，根据模拟结果提出了最优注浆参数，并给出了基于离散裂隙网络的注浆设计步骤。该论文有图56幅，表35个，参考文献90篇。关键词：裂隙岩体；注浆材料；超细水泥；离散元；数值模拟IAbstractAccordingtothecurrentgroutingtheoryanditspracticaldevelopment,ther

8、earetwomainfeatures:(1)thegroutingtheoryfallsbe