岩溶管道型突涌水封堵材料研发及其应用研究

• 作 者: 马晨阳
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2020年11期
• 关键词: 岩溶 突涌水 膨胀 材料 模拟试验

随着我国国民经济的迅速发展,资源开发与交通基础设施建设的步伐持续加快,在矿山、水利水电、公路、铁路等工程领域,地下工程建设项目日益增多。地下工程建设过程中,持续抽排地下水也造成地表塌陷、农田破坏、水源枯竭等次生灾害。在地下隧洞开挖中,若遭遇地下水丰富地区时,尤其在岩溶地区,往往开挖受阻,甚至造成工程失败、人员伤亡。岩溶区突发性水害的控制已成为制约地下工程安全建设的关键问题。本文针对岩溶管道型突涌水封堵材料及技术难题,紧密结合工程实践,研发了一种适用于岩溶管道型突涌水封堵的超高膨胀型高分子注浆材料(WIS-1),该材料具有膨胀倍率高达300倍以上,环保无毒等优势。深入研究了新型注浆材料在静水下膨胀参数变化和动水条件下的运移膨胀规律,系统分析了超高膨胀材料涌水封堵机理,并进行了工程应用研究,取得了一系列原创性研究成果。(1)依据高聚物结构与性能间的关系,从高聚物的组成、分子结构、物理结构等几方面入手,研发出了膨胀倍率高达300倍以上,适用于岩溶管道型涌水封堵的新型膨胀注浆材料WIS-1。(2)设计并搭建了可视化岩溶管道型突涌水模拟装置及超大岩溶管道型突涌水模拟装置。验证了 WIS-1材料优异的涌水封堵效果,揭示了颗粒在水中的运移过程。并研究了 WIS-1材料在静水中膨胀力学过程及不同膨胀倍率、不同粒径下,膨胀材料对管壁产生的侧向应力。为施工设计提供参考。(3)基于以上研究成果,依托典型工程进行灾害控制现场试验,设计突涌水注浆封堵加固工艺,提出了新的涌水治理策略,通过WIS-1浆液把岩溶涌水“由动变静,”,继而通过注入普通水泥浆液实现地层的稳定加固,验证并优化本项目研究成果,为工程实践提供科学指导。