文档名：考虑多孔介质渗透率变化的宾汉流体渗透注浆扩散模型
摘要：渗透注浆是一种广泛应用于岩土多孔介质加固的方法,但已有基于浆液流变方程和平衡方程的研究,侧重分析浆液本身性质如黏度时变性、滤过效应、自身重力等对渗透注浆扩散范围的影响,尚未考虑浆液在孔隙内的流动阻力对多孔介质渗透率的影响,导致现有理论解析结果与试验测试结果相差较大.因此,基于黏性流体的运动方程、连续方程和平衡方程,引入浆液在孔隙内的流动阻力对多孔介质渗透率的影响,推导获得多孔介质渗透率随介质孔隙特性、注浆施工参数和注浆扩散半径的函数解析表达式,据此建立考虑多孔介质渗透率变化的浆液扩散控制方程.与已有理论结果对比表明,考虑浆液流动阻力影响的理论结果更接近试验结果,可以验证该理论方法的有效性.参数分析结果表明:考虑浆液在孔隙内的流动阻力时,岩土多孔介质渗透率随注浆时间的增加呈现先迅速降低后缓慢上升趋势,随注浆压力的增大呈现逐渐下降趋势;对于工程中常见的符合宾汉流体性质的水泥浆液材料,当注浆时间小于5min时,多孔介质渗透率变化是影响浆液扩散的主控因素,超过7min后,浆液黏度时变性成为主控因素.研究成果能为岩土多孔介质渗透注浆工程实际中注浆参数选取和质量控制起到良好的理论指导意义.
Abstract：Permeationgroutingiswidelyusedforthereinforcementofporousmediainrockandsoilengineering.Previousstudiesfocusedontheeffectsofthegroutproperties,suchasthetime-varyingviscosity,filtrationeffect,andself-gravity,onthediffusionrangeofpermeationgrouting,basedontherheologicalandequilibriumequationsofthegrout.However,theinfluenceofflowresistanceofthegroutintheporesonthepermeabilityofporousmediahasnotbeenconsidered,leadingtosignificantdifferencesbetweentheexistingtheoreticalandexperimentaltestresults.Inthisstudy,basedonthemotionequation,continuityequation,andequilibriumequationofviscousfluids,theflowresistanceofthegroutintheporeswasintroducedtoderiveafunctionexpressionofpermeabilityofporousmedia,whichdependsontheporecharacteristics,groutingconstructionparameters,andgroutingdiffusionradius.Adiffusioncontrolequationofthegroutconsideringthechangeofpermeabilityofporousmediawasthenestablished.Thecomparisonofthetheoreticalresultsofthisstudyagainstthoseintheliteratureshowedthattheformerconsideringtheflowresistanceofthegroutismuchclosertotheexperimentalresultsthanthelatter.Thisverifiedtheeffectivenessofthetheoreticalmethodproposedinthisstudy.Theparameteranalysisresultsshowthatwhentheflowresistanceofthegroutintheporesisconsidered,thepermeabilityoftheporousmediainrockandsoilexhibitsrapidinitialdecrease,followedbyslowincreasewiththeelapsedtimeofgrouting,whileitdecreasesgraduallywithincreasinggroutingpressure.ForthecommoncementgroutmaterialsthatconformtotheBinghamfluidpropertiesinengineering,thechangeinpermeabilityoftheporousmediaisthemaincontrolfactoraffectingthediffusionofthegroutwhenthegroutingtimeislessthan5minutes,whiletheviscosityandtime-dependentpropertiesofthegroutbecomethemaincontrolfactorsafter7minutes.Theresearchresultsofthisstudycanprovidetheoreticalguidanceforselectingandcontrollingthegroutingparametersinthepracticalapplicationsofpermeationgroutingforrockandsoilreinforcementofporousmedia.
作者：李亮 单广灿 彭琦 刘乐 赵炼恒 Author：LILiang SHANGuangcan PENGQi LIULe ZHAOLianheng
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(2)
分类号：TU473.1
关键词：渗透注浆 岩土多孔介质 多孔介质渗透率 宾汉流体 运动方程 连续方程
Keywords：penetrationgrouting rockandsoilporousmedia permeabilityofporousmedia Binghamfluid motionequation continuousequation
机标分类号：TV543+.15P315TE31
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：湖南省杰出青年科学基金资助项目，湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目，湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目，湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目考虑多孔介质渗透率变化的宾汉流体渗透注浆扩散模型[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(2)李亮 单广灿 彭琦 刘乐 赵炼恒渗透注浆是一种广泛应用于岩土多孔介质加固的方法,但已有基于浆液流变方程和平衡方程的研究,侧重分析浆液本身性质如黏度时变性、滤过效应、自身重力等对渗透注浆扩散范围的影响,尚未考虑浆液在孔隙内的流动阻力对多孔介...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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