王晓晨
- 作品数：12 被引量：102H指数：7
- 供职机构：山东大学土建与水利学院岩土与结构工程研究中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金中央级公益性科研院所基本科研业务费专项更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程农业科学交通运输工程更多>>
- 基于Hoek-Brown准则的岩体注浆加固机制研究被引量：6
- 2017年
- 采用离散裂隙网络(DFN)建立裂隙岩体模型,通过计算推导获得裂隙频率与Hoek-Brown经验参数的对应关系。借助离散元颗粒流程序PFC,计算分析了注浆加固前后岩体强度的各向异性程度以及沿不同方向和不同注浆黏聚力条件下的应力–应变曲线。在对Hoek-Brown经验参数物理意义分析的基础上,拟合注浆加固后的岩体强度曲线,并分析了注浆黏聚作用的影响规律。研究表明,注浆加固后抗压强度大幅提高,各向异性程度明显降低,其力学特性由延性逐渐转变为脆性。围压较低时,按照Hoek-Brown准则与文中模型计算的抗压强度存在一定差别,随着围压的增加,其误差逐渐减小。依据JCond与Hoek-Brown参数间的定量关系,获得了注浆加固对岩体强度的作用规律,其中参数s受注浆加固影响更加明显。由于m_b主要反映了岩体本身的强度性质,s反映岩体的破碎程度,注浆作用的体现与参数的物理意义相互吻合,证明了文中计算模型的合理性。
- 郑卓刘人太李术才王晓晨张连震王洪波
- 关键词：裂隙岩体注浆加固数值模拟
- 矸石基含水层注浆改造新型材料实验与应用被引量：15
- 2017年
- 高承压灰岩含水层上煤炭开采,经常需要对强含水层进行注浆改造,因含水层发育规模巨大,注浆材料用量动辄数万吨。在充分利用地下工程址区厂矿企业固体废弃物煤矸石基础上,研发了一种适用于含水层改造的新型无机注浆材料。通过组分筛选试验、力学性质测定试验、获取了材料的抗折强度、抗压强度、渗透系数等宏观力学性能;采用SEM微观分析手段,分析了注浆结石体的微观结构性能。综合力学性能、经济因素、环境效益,对比了新型材料与常规注浆材料的适用性。结合现场试验,验证了新型注浆材料的效果。研究结果表明:在水泥含量为35%时,新型注浆材料的早期强度与后期强度均高于水泥含量为40%时水泥-黏土浆液的同期强度。材料的最佳配合比为水泥30%,黏土10%,煤矸石60%。该材料体系结石体28 d抗压强度3.4 MPa,28 d抗折强度1.7 MPa,渗透系数1.794×10-7m/s,能够满足含水层改造需求,对类似工程具有借鉴作用。
- 王慧涛王晓晨翟明华李术才刘人太李召峰白继文张连震安洁
- 关键词：力学性能
- 考虑水泥浆液析水作用的水平裂隙注浆扩散机制研究被引量：23
- 2019年
- 水泥浆液是一种悬浊液且具有明显析水特性,浆液发生析水后,其自身黏度、密度明显变化,由此导致浆液在扩散区内黏度、密度等参数时空分布不均。为准确描述浆液发生析水后的裂隙注浆过程。简化浆液发生析水后在裂隙内的扩散运移形态,建立恒定注浆速率条件下,考虑浆液析水作用的裂隙注浆扩散理论模型,推导浆液扩散半径表达式与浆液微元体压力梯度方程。提出考虑析水作用的裂隙注浆计算方法,基于Matlab编程实现了浆液析水率与浆液压力的时空分布计算。利用自主研发的裂隙注浆模拟试验平台,对理论模型的合理性进行验证。研究结果表明,浆液析水率随浆液扩散距离的增加呈非线性变化;随着水灰比的增加,浆液析水率在空间上的分布差距明显增大;考虑浆液析水作用计算得到的注浆压力明显大于不考虑时的计算结果,并且随着浆液水灰比的增加,考虑析水与不考虑析水作用相比,二者计算得到的注浆压力差距越大;通过对比试验测试结果与理论计算值,理论计算得到的注浆压力是试验测试值的1.2～1.5倍,所建立的理论模型能够描述考虑析水作用下水泥浆液在裂隙中的扩散过程。
- 王晓晨刘人太杨为民张连震郭焱旭辛冬冬薄纯杰
- 关键词：岩土工程
- 裂隙注浆浆液浓度分布试验研究与机制探讨被引量：8
- 2020年
- 水泥基注浆材料是煤矿防渗与加固工程中最为常用的注浆材料,其配置而成的水泥单液浆属于悬浊液。对于煤矿裂隙注浆而言,悬浊液自身特性影响着注浆扩散过程,并导致扩散后浆液浓度沿扩散路径上的分布存在一定差异,影响注浆治理效果。为研究裂隙注浆中浆液沿扩散路径上的浓度分布规律,基于自主研发的裂隙注浆模拟试验平台开展了注浆扩散模拟试验,以浆液完全析水沉降后的固相体积占总体积的比例作为浆液在裂隙内浓度的表征,获得了不同裂隙开度与水灰比条件下浆液沿扩散路径上的浓度分布特征。基于非牛顿流体力学理论,探讨了浆液沿扩散路径上的浓度分布形成机制。研究结果表明:各水灰比浆液在裂隙扩散运移后的浆液浓度随着浆液扩散距离的增加而降低,并呈现出流动稀化趋势,靠近注浆孔位置浆液浓度高,浆液扩散运移锋面处浆液浓度最低;相同裂隙开度条件下,低水灰比浆液沿扩散路径上的浓度大于高水灰比浆液沿扩散路径上的浓度;裂隙开度越大,浆液在裂隙扩散后的浆液浓度越高;浆液在裂隙流动扩散中显现的沉降渗滤特性导致了浆液在裂隙扩散后的浓度分布差异。结合上述研究结果,对于裂隙注浆工程而言,可先注入水灰比较高的浆液以保证浆液扩散距离达到设计值,然后,注入水灰比较低的浆液以提升整个浆液扩散区的浓度,保证注浆效果。
- 王晓晨刘人太张春雨李修浩
- 考虑浆-岩耦合效应的微裂隙注浆扩散机制分析
- 通过分数布朗函数建立了节理面几何模型,基于N-S方程对裂隙注浆扩散开展有限元分析.考察节理面粗糙度、连通性对浆液扩散的影响,并对修正立方定律的合理性进行分析.当界面层位势较低时,由修正立方定律得到的计算结果偏低,反之计算...
- 李术才郑卓刘人太王晓晨张连震王洪波
- 关键词：注浆封堵
- 锯齿结构面注浆剪切特性研究被引量：7
- 2016年
- 为研究注浆对于结构面抗剪强度的影响,对注浆加固后的规则锯齿结构面进行剪切试验,研究不同锯齿个数时,结构面所受法向荷载与抗剪强度的定量关系。根据试验结果,阐述了规则注浆锯齿面破坏时的特征。结合莫尔库伦理论,分析影响结构面抗剪强度的相关因素以及锯齿个数对相关因素的影响。通过与普通规则锯齿结构面剪切试验进行对比,进一步说明注浆对结构面抗剪强度的影响。建立单锯齿剪切力学模型,分析顺逆剪面破坏特点,最终建立了规则注浆锯齿结构面的抗剪强度经验公式。研究结果表明:规则注浆锯齿结构面的抗剪强度随锯齿个数的增加而增加,在不同正应力下,注浆锯齿结构面会出现粘接失效,爬坡效应,剪断效应三种基本现象。单个锯齿顺逆剪面破坏与施加的荷载大小和位置有关。结构面进行注浆加固之后,其抗剪强度有明显的提高。
- 王晓晨李术才刘人太郑卓李夏
- 关键词：注浆加固岩石结构面抗剪强度
- 注浆加固后岩石界面抗剪强度颗粒流分析方法研究
- 基于离散元颗粒流程序PFC,建立了考虑注浆粘结强度的单一锯齿状结构面的数值模型。采用SJ 模型对结构面进行表征,消除了传统方法中颗粒单元几何轮廓对结构面宏观力学性质的影响,大幅提高了模拟的准确性。分别对结构面无粘接强度以...
- 刘人太郑卓李术才朱光轩李夏王晓晨
- 关键词：注浆加固结构面抗剪强度数值模拟
- 砂土介质中颗粒浆液的渗滤系数及加固机制研究被引量：9
- 2017年
- 基于质量平衡方程、线性滤过定律、颗粒浆液密度方程及边界条件等,建立砂土介质中颗粒浆液的渗滤系数λ定量关系式及加固强度理论模型;依据注浆试验中水泥浆密度及扩散距离等参数,得出l理论计算值,分析其变化规律并与类似试验测量值进行对比;通过单轴抗压强度试验,研究浆液不同扩散距离处的固结体强度,且将试验值与理论值进行差异分析。结果表明,特定条件下l随注浆时间推移而增长,并非是传统研究中的恒定常数;扩散距离相同时,固结体强度与l呈负相关;固结体强度随浆液扩散距离延长而衰减,本试验中衰减率可达9.2kPa/cm;固结体强度理论值与试验值偏差±22%,两者吻合度较高。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。
- 李术才冯啸刘人太李克先李卫张世杰随海通王晓晨
- 关键词：土力学
- 平板裂隙注浆渗滤机制研究
- 水泥基浆液作为一种悬浊液,在裂隙注浆工程中存在着渗滤效应。而渗滤效应问题严重影响着裂隙岩体突涌水的封堵与注浆工程的设计。为了探究浆液在裂隙注浆中存在的渗滤效应。本文以平板裂隙作为研究对象,基于非牛顿流体力学理论分析了浆液...
- 王晓晨刘人太张庆松肖飞周恒
- 关键词：渗滤
- 考虑浆–岩耦合效应的微裂隙注浆扩散机制分析被引量：31
- 2017年
- 通过分数布朗函数建立了节理面几何模型,基于N-S方程对裂隙注浆扩散开展有限元分析。考察节理面粗糙度、连通性对浆液扩散的影响,并对修正立方定律的合理性进行分析。当界面层位势较低时,由修正立方定律得到的计算结果偏低,反之计算结果偏高。当界面层接触区域分布较为平均时,其各向异性程度较低,所引起的计算偏差较小,反之计算偏差较大。基于修正的立方定律、界面层本构方程以及浆液流动方程,建立了考虑浆岩耦合效应的注浆扩散公式。考虑浆岩耦合效应后,计算所得到的浆液扩散距离明显提高。并且随着浆液黏度的增加,由浆岩耦合效应所引起的相对计算误差也不断增大。
- 李术才郑卓刘人太王晓晨张连震王洪波
- 关键词：岩石力学裂隙岩体数值模拟
