【技术实现步骤摘要】
一种劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法
本专利技术涉及隧道劈裂注浆加固
，具体涉及一种可体现浆液固结时变性和空间性的劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法。
技术介绍
在大埋深、强岩溶地区的隧道施工过程中，极易诱发突水突泥以及围岩大变形等地质灾害。为保障施工的安全性，需及时对隧道围岩及掌子面进行深孔劈裂注浆加固，从而确保施工过程中围岩的稳定性。随着注浆技术的广泛应用，注浆成本和注浆效果的最优性成为现在亟需解决的难题。注浆过程中，注浆量过大易导致围岩强度过高，隧道开挖困难，且增加了成本；注浆量过低，则围岩强度不足，易导致大变形甚至垮塌等严重灾害；此外，现场注浆加固对于浆液的运移扩散路径及加固时间难以把控，导致加固效果不好。考虑到现场劈裂注浆加固的难以实施性和不可重复性，采用数值模拟方法模拟注浆加固机理可很好地解决上述问题。目前，开展了基于离散元软件PFC的一系列注浆过程模拟，研究了注浆压力、注浆孔径、浆液粘度等因素对注浆有效半径及浆液运移规律的影响，但其仅考虑了注浆劈裂土体后浆液的扩展规律，并未考虑注...
【技术保护点】
1.一种劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法，其特征在于，包括如下流程步骤：/n步骤S110：获取隧道加固区砾石土试样的宏观力学参数和细观力学参数；/n步骤S120：根据宏观力学参数和细观力学参数，建立劈裂注浆加固模型；/n步骤S130：将粘度-时间变化函数和流速-粘度变化函数嵌入“管道-域”流固耦合模型中，得到改进的“管道-域”流固耦合模型；/n步骤S140：基于改进的“管道-域”流固耦合模型对劈裂注浆加固模型进行劈裂注浆模拟，计算浆液的扩散半径；/n步骤S150：遍历劈裂注浆加固模型中形成的宏观裂缝，在裂缝内进行浆液颗粒填充，在浆液颗粒之间以及浆液颗粒与裂缝两侧颗粒重...
【技术特征摘要】
1.一种劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法，其特征在于，包括如下流程步骤：
步骤S110：获取隧道加固区砾石土试样的宏观力学参数和细观力学参数；
步骤S120：根据宏观力学参数和细观力学参数，建立劈裂注浆加固模型；
步骤S130：将粘度-时间变化函数和流速-粘度变化函数嵌入“管道-域”流固耦合模型中，得到改进的“管道-域”流固耦合模型；
步骤S140：基于改进的“管道-域”流固耦合模型对劈裂注浆加固模型进行劈裂注浆模拟，计算浆液的扩散半径；
步骤S150：遍历劈裂注浆加固模型中形成的宏观裂缝，在裂缝内进行浆液颗粒填充，在浆液颗粒之间以及浆液颗粒与裂缝两侧颗粒重新赋予粘结；
步骤S160：根据不同固结时间下砾石土的宏观力学参数，结合宏细观参数标定得到不同固结时间下颗粒间的细观接触参数，通过函数拟合得到各细观接触参数随时间的函数变化关系；
步骤S170：将细观接触参数随时间的函数变化关系嵌入到重新粘结的劈裂注浆加固模型中，得到颗粒间粘结强度随时间和扩散半径的变化关系。
2.根据权利要求1所述的劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：
对隧道加固区进行钻孔取芯，得到松散砾石土原样，开展点荷载试验、直剪试验和劈裂试验，测得砾石土的基础力学参数；
对砾石土进行捣碎筛分，测得不同粒径颗粒所占比重，确定砾石土的颗粒级配；
基于颗粒级配建立标准试样模型，进行单轴压缩、直剪试验和巴西劈裂模拟，获取宏观力学参数；其中，颗粒之间粘结模型采用平缝节理模型FJM；
基于宏观力学参数对标准试样模型进行宏细观参数标定，得到一组表征砾石土力学性质的细观力学参数。
3.根据权利要求2所述的劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法，其特征在于：所述宏观力学参数包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、粘聚力和内摩擦角；所述细观力学参数包括变形模量、刚度比、法向粘结强度、切向粘结强度、内摩擦角和摩擦系数。
4.根据权利要求2所述的劈裂-挤压注浆过程模拟的DEM分析方法，其特征在于，所述步骤S120具体包括：
根据颗粒级配，建立以水平矩形面为注浆压裂平面、以墙体单元作为固定边界的劈裂注浆加固模型，在劈裂注浆加固模型中...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗青，耿阳，杨为民，高成路，王利戈，石少帅，魏车车，白松松，张道生，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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