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黏土水泥浆水化固结微观特征研究

西安科技大学学报 2023年第6期43卷 1168-1175页

作者：贺晓浪蒲治国段东伟中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中煤冲击地压与水害防治研究中心内蒙古鄂尔多斯017000 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

通过注浆堵水方式来治理陕北地区露天煤矿水害问题,以提高注浆堵水效果,对黏土水泥浆固结体的水化过程和固结机理进行研究。采用X射线衍射试验和扫描电镜试验相结合的方法,探究不同浆液配比与不同养护龄期的水化产物含量和固结体的微观... 详细信息

通过注浆堵水方式来治理陕北地区露天煤矿水害问题,以提高注浆堵水效果,对黏土水泥浆固结体的水化过程和固结机理进行研究。采用X射线衍射试验和扫描电镜试验相结合的方法,探究不同浆液配比与不同养护龄期的水化产物含量和固结体的微观形貌特征。结果表明:浆液的水化产物主要有水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石以及还没完全水化的石英SiO 2,随着水化反应的进行,C-S-H和钙矾石等凝胶物质含量逐渐增加,固结体强度增强;黏土多有利于固结体生成更多的凝胶团,加强结构的抗渗性;水泥加量过少,生成的硅酸钙等胶体微粒不足,大量黏土颗粒不能有效生成凝胶物质参与固化反应,导致固结体强度不足;随着水固比的增加,固结体的孔隙也相应变少变小;在黏土水泥浆水化期间生成了大量黏土-水泥球凝胶团以及C-S-H凝胶,黏土-水泥球凝胶团之间相互吸附、连接成片,同时C-S-H对裂隙进行填充并连接成网。黏土水泥浆液水固比1.5∶1,水泥加量为20%~40%时,浆液固结体的阻水效果优异,可为工程实践提供参考。

关键词：黏土水泥浆水化过程固结机理扫描电镜凝胶物质

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黏土水泥浆在双裂隙中扩散规律的试验研究

黏土水泥浆在双裂隙中扩散规律的试验研究

作者：张勇煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

为使黏土水泥浆在深部含水地层中的注浆参数选择更加合理,本论文采用理论分析、数值模拟和模型试验相结合的方法,对黏土水泥浆在高水压条件下双裂隙中的扩散规律进行了研究。(1)采用理论分析手段,基于流体基本方程,结合黏土水泥浆流变... 详细信息

为使黏土水泥浆在深部含水地层中的注浆参数选择更加合理,本论文采用理论分析、数值模拟和模型试验相结合的方法,对黏土水泥浆在高水压条件下双裂隙中的扩散规律进行了研究。(1)采用理论分析手段,基于流体基本方程,结合黏土水泥浆流变参数时变性函数式,推导了单一裂隙和双裂隙中,浆液单向扩散和辐向扩散关系式。(2)对黏土水泥浆在单裂隙与双裂隙中的扩散进行模拟计算研究。得出双裂隙注浆时,浆液扩散距离比与裂隙宽度比基本相同;任一裂隙宽度的增加都会造成注浆压力的下降;注浆过程时间较长时,需要考虑流变参数的时变性对注浆压力的影响。(3)利用高水压双裂隙注浆模型试验系统,进行了黏土水泥浆在不同裂隙宽度组合双裂隙中的模型试验。对比数值模拟计算的相关结论,浆液扩散过程中注浆压力随时间的变化趋势基本一致,模拟计算结果数值偏小。浆液沉积造成注浆压力在注浆过程中存在突变。沉积作用导致浆液在不同裂隙宽度中浆液扩散距离差异更大,扩散流态不稳,沿程压力变化与扩散距离相关规律不明显。浆液扩散区域内,有较大浆液压力变化的充填部分,防渗效果更好。实际应用时不能将黏土水泥浆单纯作为理想广义宾汉姆流体,应当考虑其沉积作用。

关键词：黏土水泥浆裂隙岩体双裂隙高静水压力浆液压力浆液扩散

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氧化石墨烯改性黏土水泥浆性能试验研究

金属矿山 2023年第3期 59-64页

作者：刘书杰孙金泽丁振宇张基伟煤炭科学研究总院建井研究分院北京100013 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,注浆加固初期抗渗滤能力差、结石体强度低且易发生脆性破坏,影响注浆加固效果。以氧化石墨烯(hGO)为改性剂,掺入普通黏土水泥浆,制备了新型黏土水泥浆。通过室内试验,在对比分析hGO掺入量对黏土... 详细信息

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,注浆加固初期抗渗滤能力差、结石体强度低且易发生脆性破坏,影响注浆加固效果。以氧化石墨烯(hGO)为改性剂,掺入普通黏土水泥浆,制备了新型黏土水泥浆。通过室内试验,在对比分析hGO掺入量对黏土水泥浆的黏度、稳定性、塑性强度及结石体力学性能等主要性能参数影响的基础上,结合扫描电镜(SEM),从微观形貌角度对hGO的作用机理进行分析,提出了hGO改性黏土水泥浆结石体的生长模型。研究结果表明:hGO改性黏土水泥浆液固结后,结石体内部形成了以hGO片层为核心的黏土—水泥团聚物空间骨架,黏土颗粒填充其中,形成浆液体系架构,这是hGO改性黏土水泥浆性能优于传统黏土水泥浆的主要原因;随着hGO掺量的增加,黏土水泥浆液的黏度最大提高163%,浆液流动性下降;hGO改性黏土水泥浆的稳定性和塑性强度明显增强,同一养护时间塑性强度最大提高7.11倍;浆液结石体的单轴抗压强度和抗剪强度均提高,最大增幅分别为23.94%和25.27%,对浆液耐久性的优化作用明显。

关键词：黏土水泥浆氧化石墨烯水泥微观结构

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考虑时变性的黏土水泥浆扩散规律理论分析

煤炭工程 2022年第5期54卷 164-168页

作者：张勇高岗荣高晓耕田庆浩煤炭科学研究总院北京100013 北京中煤矿山工程有限公司北京100013

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,需要对其在裂隙中的扩散理论做系统性的研究,优化长期以来依靠经验公式指导设计与实践的状态。基于流体基本方程,结合考虑时变性的广义宾汉姆流体本构方程,推导出钻孔注浆条件下,黏土水泥浆在裂... 详细信息

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,需要对其在裂隙中的扩散理论做系统性的研究,优化长期以来依靠经验公式指导设计与实践的状态。基于流体基本方程,结合考虑时变性的广义宾汉姆流体本构方程,推导出钻孔注浆条件下,黏土水泥浆在裂隙中辐向扩散方程;对比了单次注浆时间较长条件下,浆液流变参数考虑时变性和不考虑时变性对注浆压力的影响;分析了考虑流变参数时变性时裂隙开度、注浆流量和流变参数同注浆压力的关系。结果表明:在单次注浆时间较长情况下,浆液的时变性对注浆压力有较大影响;一定注浆流量下,裂隙开度越大,浆液所需注浆压力越小,但呈非线性关系,且对注浆压力的影响效果强于时变性;另外对于不同注浆流量情况,随扩散距离变化,流量与时变性对注浆压力的影响先后占主导;浆液流变参数与注浆压力呈正相关关系,且扩散距离越长影响越显著。

关键词：黏土水泥浆裂隙注浆时变性流变参数扩散规律注浆压力

黏土水泥浆在高黎贡山隧道深竖井施工中的应用

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隧道建设（中英文） 2021年第S1期41卷 420-424页

作者：张俊张亮姚晖中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 中铁二院成都咨询监理有限责任公司四川成都610000 中国铁路昆明局集团有限公司云南昆明650011

为解决隧道竖井修建过程中井筒范围内地层存在层数较多、较厚含水层而可能出现的突水风险,对黏土水泥浆液组成及特点,黏土水泥浆的浆液生产工艺、注浆设备、注浆压力、浆液扩散半径、注浆量、浆液浓度等具体参数进行研究,并将黏土水泥... 详细信息

为解决隧道竖井修建过程中井筒范围内地层存在层数较多、较厚含水层而可能出现的突水风险,对黏土水泥浆液组成及特点,黏土水泥浆的浆液生产工艺、注浆设备、注浆压力、浆液扩散半径、注浆量、浆液浓度等具体参数进行研究,并将黏土水泥浆应用于高黎贡山隧道二号竖井地表深孔注浆,取得了较好的注浆效果。

关键词：高黎贡山隧道深竖井地表深孔注浆黏土水泥浆注浆参数

黏土水泥浆堵漏液在长距离河流穿越工程中的应用

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钻井液与完井液 2009年第5期26卷 82-84页

作者：童红梅乌效鸣蔡计华中国地质大学(武汉)研究生院中国地质大学(武汉)工程学院

武汉天兴洲长江大型河流穿越铺管工程是一项典型、重大的水平定向钻井工程,该工程穿越地层复杂,以粉砂土和砾石为主,孔隙、裂隙发育,施工中较为突出的问题是垮孔、漏失严重。应用黏土水泥浆进行了护壁堵漏。通过实验和现场实践证明,黏... 详细信息

武汉天兴洲长江大型河流穿越铺管工程是一项典型、重大的水平定向钻井工程,该工程穿越地层复杂,以粉砂土和砾石为主,孔隙、裂隙发育,施工中较为突出的问题是垮孔、漏失严重。应用黏土水泥浆进行了护壁堵漏。通过实验和现场实践证明,黏土水泥浆具有流动性好、抗渗性强、抗冲刷力强、稳定性高等突出特点,能够胶结碎石,有效地稳定、封堵住不稳定漏失地层,防止了孔内事故的发生。

关键词：河流穿越黏土水泥浆护壁堵漏

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黏土水泥浆结石体研究

煤炭科学技术 2004年第4期32卷 55-57页

作者：徐润北京中煤矿山工程有限公司北京100013

研究了密度为1 33g/mL的黏土水泥浆浆液在裂隙中结石体的性能,经测试结石体密度为1 75g/mL,抗压强度为3 03MPa,计算的结石率为0 44。黏土水泥浆在1～11mm裂隙中充填饱满,表明浆液具有良好的渗透性。

关键词：黏土水泥浆注浆结石体结石率

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黏土水泥浆深井裂隙注浆模拟试验研究

煤炭工程 2019年第8期51卷 125-129页

作者：孙光中煤科工生态环境科技有限公司北京100013

为更好的指导深井注浆施工,研究和完善在深部岩石裂隙环境下黏土水泥浆的流动扩散规律,在注浆试验台上对黏土水泥浆进行了不同深井静水压力下的裂隙注浆模拟试验研究。结果表明,在深井裂隙条件下,黏土水泥浆的浆液有效扩散距离、注浆终... 详细信息

为更好的指导深井注浆施工,研究和完善在深部岩石裂隙环境下黏土水泥浆的流动扩散规律,在注浆试验台上对黏土水泥浆进行了不同深井静水压力下的裂隙注浆模拟试验研究。结果表明,在深井裂隙条件下,黏土水泥浆的浆液有效扩散距离、注浆终压、静水压力、裂隙隙宽等主要注浆参数之间存在相互影响,通过多元回归分析可以总结出各参数之间的相关关系式,可用于现场施工的分析及计算;分析总结了注浆压力随时间变化的三种变化规律,并将其与最终注浆效果进行了关联性分析。

关键词：黏土水泥浆深井裂隙模拟试验扩散规律

CL-C型黏土水泥浆本构关系及流变参数时变性研究

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煤炭工程 2021年第3期53卷 140-144页

作者：田庆浩高岗荣刘书杰煤炭科学研究总院建井研究分院北京100013 北京中煤矿山工程有限公司北京100013

针对CL-C型黏土水泥浆设计室内试验,利用旋转黏度计对浆液流变模型、表观黏度及剪切应力的时变性规律等进行研究。分析试验结果表明:①CL-C型黏土水泥浆为非牛顿流体,浆液配比影响其流变本构模型,部分配比浆液更符合宾汉流型,部分则更... 详细信息

针对CL-C型黏土水泥浆设计室内试验,利用旋转黏度计对浆液流变模型、表观黏度及剪切应力的时变性规律等进行研究。分析试验结果表明:①CL-C型黏土水泥浆为非牛顿流体,浆液配比影响其流变本构模型,部分配比浆液更符合宾汉流型,部分则更符合屈服假塑性流体流型;②CL-C型黏土水泥浆浆液表观黏度及剪切应力存在时变性规律且符合指数型增长;③表观黏度受剪切速率影响,同一段时间内,低剪切速率时,表观黏度增速较快且增量更大,而高剪切速率下则相反。本研究对注浆工程中浆液配比及泵量的选择具有实际意义,能够有效地指导注浆工程施工。

关键词：黏土水泥浆本构关系时变性剪切速率