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基于分形理论的裂隙岩体注浆扩散规律研究

赵林  
【摘要】: 注浆作为一种比较成熟的施工技术,在多数工程中都受到了广泛的应用。注浆的成本和效果与注入地层内浆液的扩散距离和分布状态有着密切的关系。与此同时,各种注浆新材料、新工艺和新设备层出不穷,极大地促进了注浆技术的发展。与此不对称的是注浆理论特别是裂隙岩体注浆理论却进展缓慢,其研究水平相当落后。主要因为注浆工程是个隐蔽性工程,而且是个复杂的系统工程,受制的影响因素很多,现有的理论公式还不能对注浆的成本和效果做出准确的预测。 本文回顾了注浆理论的发展、研究现状及存在的问题,介绍了分形理论的基本概念和分维数的计算方法,在此基础上,针对裂隙岩体结构面分布具有自相似性的特点,结合一个矿山实例,讨论了岩体结构面分布的分形特征,初步探讨了用裂隙岩体结构面分布的分维数确定注浆参数对注浆扩散影响大小的可行性。 为了使岩体结构面网络的计算机模拟能真正反映现场实际,本文基于AutoCAD的VBA二次开发,编写了一个操作简单而又实用的结构面网络模拟程序,并结合矿山实例进行了模拟;在此结构面网络模拟图的基础上,运用盒计维数法计算了其结构面分布的分维值,验证了岩体结构面分布的分形特征。 本文采用离散元程序UDEC作为计算工具,对大冶铁矿尖林山采区巷道围岩注浆进行了数值模拟,对四种不同分维数的裂隙岩体注浆扩散规律进行了详细的分析研究,并对注浆参数敏感性进行了分析,结果表明:裂隙岩体结构面的分维数在一定程度上影响着注浆扩散规律,同时,分维数不同的岩体对注浆参数变化的敏感性也不同。


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