岩石裂隙内浆液–水两相流可视化试验与驱替规律研究

摘要：

富水裂隙岩体中的注浆是一个将浆液压入裂隙内空腔并驱替地下水的过程,开展浆液–水两相流驱替渗流规律研究对优化工程注浆方案具有重要意义.研发了基于粒子图像测速技术(PIV)的可视化驱替试验系统与方法,获取了3D打印的透明粗糙裂隙内的流场分布以及流速与压差的关系;基于有限元法求解Navier-Stokes偏微分方程组模拟驱替过程,与试验测试结果进行了对比验证.结果表明:在恒定流速条件下,注浆压力会随着时间的增加呈现先缓慢增大再加速增大,最终趋于一个定值的演变趋势;浆液首先沿优势渗流通道驱替水,在到达出口后压力增速减缓,随后在较长的时间内逐渐驱替残余水;残余水的分布主要集中在连通主要渗流通道边缘的盲端孔隙和开度大小发生突变的细小孔隙处,具有较低的流速;采用平行平板模型评价具有相同开度的粗糙裂隙中的注浆过程将低估注浆压力达45％.注浆压力是工程注浆中的一个关键控制参数,在理论计算中应充分考虑粗糙度的影响以确定合理的注浆压力,提升注浆效果.

关键词：粗糙裂隙、注浆、两相流、PIV、驱替

所属期刊栏目：44

分类号：TU451(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;浙江省自然科学基金

在线出版日期：2022-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1608-1616