裂隙岩体泥浆流动细观分析与承压岩溶泥水突出试验研究

作     者：罗世林 

作者单位：湖南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：万文;赵延林

授予年度：2017年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：裂隙岩体 细观分析 含水率 泥浆粘度 承压岩溶 突泥试验 

摘      要：以我国南方普遍存在的红黏土为试验材料,从理论上分析泥浆在裂隙岩体中流动的影响因素,依托泥浆粘度试验和泥水突出物理试验为主要手段,结合数值分析探讨了颗粒大小以及含水率对泥浆粘度变化的影响、泥浆在水压作用下在过泥通道中流动规律、发生突泥后泥浆流量的特点以及在不同水压下发生涌突泥需要时间的规律等,对于深入认识岩溶地区突泥规律及机理、对预防与治理突泥灾害具有重要指导意义。得出主要结论如下:(1)泥浆粘度、裂隙粗糙程度、裂隙岩体所处应力状态以及渗透压等均会影响泥浆在裂隙岩体中流动特点。(2)采用PFC进行细观分析发现:刚施加水头时有极少部分颗粒进入裂隙,绝大部分颗粒是往模型中间移动,并在模型拐角处存在涡流现象;随着模型运行时间的增加,颗粒的流动方向会出现一定的变化,涡流消失,拐角处颗粒流动方向指向裂隙,其余颗粒沿垂直方向流动;研究还发现颗粒在裂隙中的流速与压力梯度并不是完全的正比例关系即与达西定律不吻合,而是近似一种“S型曲线的关系。(3)运用NDJ-8S进行泥浆粘度试验发现:泥浆粘度的变化只与含水率有关而与颗粒粒径无关;随含水率的增加泥浆粘度变化规律分别是迅速下降、缓慢下降、趋于稳定三个阶段,在达到稳定阶段后泥浆的粘度约等于纯水的粘度5.46mpa·s;同时试验发现泥浆粘度与含水率近似呈指数函数的关系。(4)基于自行研发的“承压溶洞泥水突出试验仪器进行一系列岩溶物理突泥试验发现:突泥一般可分为4个阶段,存在时滞突出现象,通过试验数据分析探讨了岩溶突泥后泥水压力梯度与流速的非线性关系。