基于堤坝劈裂灌浆的流固耦合分析

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1、分类号：TV3密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文堤坝劈裂灌浆的流固耦合分析孙锋申请学位级别：硕士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：尤春安职称：教授山东科技大学二零零七年五月论文题目：堤坝劈裂灌浆的流固耦合分析作者姓名：孙锋入学时间：2004年9月专业名称：岩土工程研究方向：岩土力学理论及应用指导教师：尤春安职称：教授论文提交日期：2007年5月论文答辩日期：2007年6月授予学位日期：FLUID-SOLIDCOUPLINGANALYSISONSPLITTINGGROUTINGINEARHDAMADissertati

2、onsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybysunfengSupervisor:ProfessorYouChun’anCollegeofCivilEngineeringandArchitectureMay2007声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没

3、有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualifica

4、tionatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士论文摘要摘要劈裂灌浆是堤坝加固领域中一种经济而有效的新技术，主要用来解决堤坝的变形稳定和渗透稳定问题，属我国首创。自八十年代推广以来，这种技术在全国二十多个省市进行了推广应用，收到了巨大的经济和社会效益。劈裂灌浆技术不论在施工工艺还是在理论研究方面均取得了不少进展，但由于历时较短，堤坝劈裂灌浆理论还不够成熟。本文在总结前人研究成果的基础上，主要研究和探讨了以下几个方面的内容：1、对当前劈裂灌浆中的帷幕形态进行分析，指出堤

5、坝灌浆存在的问题。从大坝钻孔周围应力场出发，对灌浆压力引起的土体劈裂点进行力学求解，阐述合理的灌浆工艺应该注意的问题。2、探讨堤坝平面等压应力场条件下的劈裂机理，利用柱形圆孔扩张理论，加入塑性力学理论和粘土大变形理论，推导劈裂压力公式，分析劈裂压力的影响因素。对堤坝不等压应力场条件下孔口开裂过程的劈裂压力进行计算，分析裂缝扩展的条件。3、利用有限元软件-ANSYS，分析钻孔周围应力场变化对起始劈裂点的影响。同时研究灌浆压力与土体周围受拉破坏区域的关系。4、应用单一裂隙渗流应力耦合理论，对堤坝劈裂灌浆过程中注浆渗流场与土体缝隙应力

6、场进行有限元流固耦合数值分析。探讨了灌浆机理，总结了浆液扩散形式和范围的影响因素，分析了劈裂长度与缝隙宽度的关系，提出了灌浆压力的控制原则等若干结论。5、灌浆帷幕形成后，应用流固耦合理论，对在渗流场影响下土坝的稳定性进行数值模拟分析。阐述劈裂灌浆在土坝中的加固范围和孔位布置原则，并进行工程实例验证。近年来，随着堤坝劈裂灌浆的迅速发展，目前土坝坝体灌浆的应用范围和高度都超出了SD266-88<<土坝坝体灌浆技术规范>>的规定，理论远远滞后于应用。为了促进该项技术的发展和完善，有必要增强理论研究。本文旨在提出合理的灌浆工艺，探讨灌浆

7、机理，为劈裂灌浆防渗加固工程的施工和设计提供指导，同时进一步推动其理论的发展，使其在我国病险堤坝加固中发挥更重要的作用。关键词：劈裂灌浆，灌浆帷幕，数值分析，劈裂长度，单一裂隙，流固耦合山东科技大学硕士论文ABSTRACTABSTRACTSplittinggrouting,firstlyinventedinourcountry,isanewtechonologythatcancontrolthedeform&seepagestabilityofdangerousdameconomicallyandeffectively.Itha

8、sbeenwidelyusedinmoretwentyprovincesinchinasince1980’s,whichcontibutestodevelopmentofconstructiontechnologyandtheoreticalstudy,aswe