裂隙倾角对灌浆扩散半径的影响分析.pdf

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1、2014年4月中国矿山工程第43卷第2期ChinaMineEngineering·55·裂隙倾角对灌浆扩散半径的影响分析Studyontheinfluenceoffissureinclinationongroutingdiffusionradius朱俞仿(中国恩菲工程技术有限公司，北京100038)摘要：基于平板裂隙灌浆模型，推导出了在考虑岩体裂隙倾角条件下，牛顿流体与宾汉流体在单备裂隙中的扩散半径隐式计算公式；应用所推导的公式，通过数值计算，分析了裂隙倾角对灌浆扩散半径的影响；结合．Y-程实例，对倾角的影响进行说明，并提出考虑裂隙倾角的影响，调整灌浆参数，以提高灌浆效果的建议。关键词：

2、灌浆扩散半径；裂隙倾角；隐式公式；数值计算Abstract：TheimplicitformulasofcomputingthediffusionradiusofNewtonianfluidandBinghamfluidinasinglefissurehasbeenderivedbasedonthegroutingmodelofplanefissureunderconsideringfissureinclination．Theinfluenceoffissureinclinationongroutingdiffusionradiusisanalyzedbyusingthederivedfo

3、rmulasandnumericalcalculation．Theinfluenceoffissureinclinationisdiscussedincombinationwithpracticalexample，andthesuggestionisproposedtoimprovegroutingeffectbyadjustinggroutingparametersbyconsideringtheinfluenceoffissureinclination．Keywords：groutingdiffusionradius；fissureinclination；implicitformul

4、as；numericalcalculation1前言随着灌浆技术在工程上的广泛应用，对于灌浆技术的要求也越来越高。在工程中，要做到既保证灌浆质量，又不浪费浆材，就必须在技术上严格控制。灌浆扩散半径是灌浆技术设计中最重要的参数，要掌握控制灌浆技术，就必须对扩散半径进行研究。对于浆液在裂隙中的扩散半径，国内外许多学者都做过专门的研究，如刘嘉才、贝克(Baker)推导出了牛顿流体的扩散半径；维特科(Wittke)、沃尔尼(Wallner)、H．B力口宾、G．Lombadi干口B．Amadei等相继推导了宾汉流体在裂隙中的扩散半径。但是他们在推导公式时只考虑了裂缝宽度、灌浆压力、灌浆时间以及浆液

5、性质等因素，而忽略了裂隙倾角对灌浆扩散的影响。实际工程中，在对灌浆效果检测时发现：即使相距很近的灌浆部位，其灌浆效果也有很大的不同。这在很大程度上说明了裂隙倾角对灌浆扩散半径的影响。本文在考虑裂隙倾角的前提下，利用平板裂隙模型对灌浆扩散半径从理论上进行推导，以分析裂隙倾角对灌浆扩散半径的影响，并结合工程实例进行说明和讨论。2考虑裂隙倾角的灌浆扩散半径对于有一定倾角的裂缝来说，由于受到浆液自身重力的作用，其浆液的扩散范围并不是一个规则的圆周，而是一个由两段长短轴不一样的椭圆弧光滑连接而成的封·56·中国矿山工程2014年(第43卷)闭曲线。大椭圆所在的区域浆液扩散方向与裂隙倾P；另一部分是

6、由于倾斜裂缝内浆液自重所产生的向成锐角，在此区域内，当扩散方向与裂隙倾向同压力P，则距灌浆孔中心轴的距离为r的浆液压力向，即顺倾向时，扩散半径达到最大；小椭圆所在的为：区域浆液扩散方向与裂隙倾向成钝角，在此区域，当P=P1+P2(4)扩散方向与裂隙倾向反向，即逆倾向时，扩散半径达P。可由(3)式求得；若浆液重度为，P：则可由下式到最小，扩散半径从最大到最小，光滑过渡。倾斜裂得出：隙灌浆与浆液扩散范围示意如图1所示。实际工程P2=±y』(r—r)tana(5)中最关心的是浆液扩散的最大半径和最小半径，因由式(3)、(4)、(5)可得：此，本文就只对顺倾向方向和逆倾向方向的扩散半677(rz

7、．．2)ln旦径进行研究。ppc一————±y(r—rc)an(6)AIl式(5)、(6)中，当裂隙内浆液的扩散方向与裂隙面倾向一致时取“+”，反之取“一”。当P降低至地下水压力P时，t=T，r=R，则灌浆的最大扩散半径R可由下式经过试算求出：B厂一浆液6叩(Rz．．2)1n旦倾向浆范围P0=p一——————±』(R—r)tana(7)上式中：，为浆液重度，单位kPa／cm；地下水压力P。图1倾斜裂隙灌浆子L与扩散范围示意图单位为k