涉及权利要求数量10:其中独权2项,从权-2项
1.考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,包括如下步骤:
在选定的注浆点位置采集多孔介质特性数据和地下水压力,同时采集宾汉水泥浆液特性数据;
设定注浆参数,所述注浆参数包括注浆压力、注浆时间和注浆管铺设角度;
考虑多孔介质迂曲度,进而基于宾汉姆流体的流变方程和注浆管中微元体的力学分析方程确定宾汉水泥浆液的渗流速度;
在柱形扩散边界条件下基于所述渗流速度以及单位时间注浆量计算公式构建柱形渗透注浆范围求解模型;
根据所述注浆参数,使用柱形渗透注浆范围求解模型求解柱形渗透注浆空间扩散范围量化指标,用以确定柱形渗透注浆范围。
2.根据权利要求1所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述考虑多孔介质迂曲度,进而基于宾汉姆流体的流变方程和注浆管中微元体的力学分析方程确定宾汉水泥浆液的渗流速度包括如下步骤:
对注浆管中微元体进行力学分析得到所述力学分析方程,进而结合所述流变方程得到宾汉水泥浆液的剪切速率方程;
对所述剪切速率方程进行积分得到宾汉水泥浆液流速,并根据所述宾汉水泥浆液流速计算注浆管内的宾汉水泥浆液流量;
根据所述宾汉水泥浆液流量计算注浆管内的宾汉水泥浆液平均流速,进而根据Dupuit‑Forchheimer公式获取宾汉水泥浆液的参考渗流速度;
注浆后,考虑多孔介质迂曲度对参考渗流速度进行修正,得到所述渗流速度。
3.根据权利要求2所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述剪切速率方程满足如下关系:
,
其中,为剪切速率, 为宾汉水泥浆液中某一点附近宾汉水泥浆液流速 随注浆管中微元体的半径r的变化率,为宾汉水泥浆液的塑性粘度, 为宾汉水泥浆液的屈服剪切应力, 为注浆管在微元体长度上压力的变化量, 为注浆管中微元体的长度,为宾汉水泥浆液的密度,为重力加速度,为所述注浆管铺设角度,为宾汉水泥浆液流动方向与注浆管轴线的夹角。
4.根据权利要求2所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述宾汉水泥浆液流速和所述宾汉水泥浆液流量分别满足如下关系:
,
,
其中,为所述宾汉水泥浆液流速,r为注浆管中微元体的半径,为宾汉水泥浆液的塑性粘度, 为注浆管在微元体长度上压力的变化量, 为注浆管中微元体的长度,为宾汉水泥浆液的密度,为重力加速度,为所述注浆管铺设角度,为宾汉水泥浆液流动方向与注浆管轴线的夹角, 为宾汉水泥浆液的屈服剪切应力, 为宾汉水泥浆液的流核半径,为注浆管半径,Q为所述宾汉水泥浆液流量。
5.根据权利要求2所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述宾汉水泥浆液平均流速满足如下关系,
,
其中,为所述宾汉水泥浆液平均流速,Q为所述宾汉水泥浆液流量, 为注浆管半径。
6.根据权利要求2所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述渗流速度满足如下关系:
,
其中,V为所述渗流速度,为所述多孔介质特性数据, 为注浆管半径,为宾汉水泥浆液的塑性粘度, 为所述多孔介质迂曲度, 为注浆管在微元体长度上压力的变化量,为注浆管中微元体的长度,为宾汉水泥浆液的密度,为重力加速度,为所述注浆管铺设角度, 为宾汉水泥浆液的屈服剪切应力,为宾汉水泥浆液流动方向与注浆管轴线的夹角。
7.根据权利要求1所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述在柱形扩散边界条件下基于所述渗流速度以及单位时间注浆量计算公式构建柱形渗透注浆范围求解模型包括如下步骤:
根据所述渗流速度和所述单位时间注浆量计算公式建立压力梯度方程;
对所述压力梯度方程积分,并考虑柱形扩散边界条件,得到所述柱形渗透注浆范围求解模型。
8.根据权利要求7所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述压力梯度方程满足如下关系:
,
其中, 为注浆管在微元体长度上压力的变化量, 为注浆管中微元体的长度, 为所述多孔介质迂曲度,为宾汉水泥浆液的塑性粘度,q为所述单位时间注浆量,为宾汉水泥浆液的实际流动路径长度在垂直于水平面方向上的长度,h为柱形扩散高度, 为注浆管半径,为所述多孔介质特性数据,为宾汉水泥浆液的密度,为重力加速度,为所述注浆管铺设角度, 为宾汉水泥浆液的屈服剪切应力,为宾汉水泥浆液流动方向与注浆管轴线的夹角。
9.根据权利要求7所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法,其特征在于,所述柱形渗透注浆范围求解模型满足如下关系:
,
其中, 为所述注浆压力, 为所述地下水压力,为宾汉水泥浆液的塑性粘度, 为注浆管半径, 为所述柱形渗透注浆空间扩散范围量化指标,t为所述注浆时间, 为宾汉水泥浆液的屈服剪切应力, 为所述多孔介质迂曲度,为宾汉水泥浆液的密度,为重力加速度,为所述注浆管铺设角度,为宾汉水泥浆液流动方向与注浆管轴线的夹角。
10.考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定系统,其特征在于,所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定系统包括:数据采集设备、数据输出设备、处理器和储存器,所述储存器包括一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被所述处理器执行时使所述处理器实现如权利要求1‑9任意一项所述的考虑多孔介质迂曲度的柱形渗透注浆范围确定方法。