风化裂隙砂岩注浆加固力学强度试验与模拟研究Experimental and Numerical Investigation of the Mechanical Strength of Grouted Weathered Fractured Sandstone
项文杰,刘瑜,秦福刚,贲世连
摘要(Abstract):
风化裂隙砂岩力学强度低,在采动扰动下极易诱发顶板突水,注浆加固是其主要防治手段。为揭示不同注浆参数对风化裂隙砂岩强度演化的作用规律,开展了单轴压缩试验与FLAC~(3D)数值模拟研究。试验设计完整体、裂隙体及三种水灰比(1∶1、2∶1、3∶1)注浆充填试样,模拟中基于Rhino-Griddle设置裂隙及6 mm、9 mm、12 mm三种扩散范围。结果表明,裂隙使砂岩抗压强度降低约38%;注浆可显著恢复承载力,其中水灰比1∶1与2∶1效果接近且明显优于3∶1;水灰比和扩散范围具有耦合效应;扩散范围扩大虽略降低峰值强度,但能缓解局部应变集中、提升整体变形协调性。研究揭示了风化裂隙砂岩在注浆条件下的加固规律,可为煤矿顶板水害防治工程提供参考。
关键词(KeyWords): 裂隙砂岩;注浆加固;水灰比;单轴压缩;数值模拟
基金项目(Foundation): 煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心开放基金项目(EC2023012)
作者(Author): 项文杰,刘瑜,秦福刚,贲世连
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