不同流型浆液在裂隙内扩散规律的理论与数值分析

摘要

为研究不同流型浆液在裂隙内扩散规律,根据水灰比的差异,将水泥浆液分别视为牛顿流体、宾汉姆流体和幂律流体;基于一些基本假设,根据不同流体的本构方程及运动方程,推导出不同流型浆液的扩散方程.基于单一变量原则,建立不同的工况,并运用数值模拟软件,建立单一裂隙注浆模型,分析不同流型浆液下注浆参数对浆液压力的影响,最后将模拟值与计算值进行对比.研究结果表明:牛顿流体浆液压力损失与流量q、黏度μ呈正比,与裂隙开度b的三次方呈反比;宾汉姆流体浆液压力损失与流量q、黏度μ、屈服应力τ0呈正相关,与裂隙开度b呈负相关;幂律流体的浆液压力损失与流变系数n正相关;数值模拟中浆液压力损失随扩散距离的变化趋势与扩散方程中的趋势基本一致.