土体注浆的颗粒流细观力学数值模拟研究
Mesoscopic mechanical particle flow numerical simulation research on soil grouting
秦鹏飞
（1984—），男，中国水利水电科学研究院博士研究生，从事水利岩土工程方面的学习、研究工作。E-mail：qinpf＠iwhr.com
中国水利水电科学研究院，北京 100038
北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038
杨晓东
中国水利水电科学研究院，北京 100038
QIN Peng-fei
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
Beijing Zhongshuike hydropower technology utilizing limited liability company，Beijing 100038，China
YANG Xiao-dong
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
注浆工程是隐蔽工程，灌浆理论的研究远滞后于工程实践的需要。基于流固耦合原理的PFC2D颗粒流数值模拟程序，运用其内置的FISHTANK函数库和FISH语言，分别定义流体域的流动方程和压力方程，对灌浆过程中浆液在地层中的扩散过程和形态进行了数值模拟计算，并通过调整最大最小粒径比、摩擦系数和孔隙率等细观参数对土体灌浆效果的影响进行了分析。数值模拟计算表明，随注浆压力的提高，浆液在地层中扩散形式依次由渗透向压密和劈裂方式转变。劈裂灌浆是一个先压密后劈裂的作用过程，在土体注浆设计中，注浆压力应以浆脉网络的形成或近乎形成为标志，合理控制最大注浆压力。土体的摩擦系数对劈裂灌浆的作用效果几乎没有影响，在土体的劈裂注浆过程中，可以忽略这个因素的设计；土体的最大最小粒径比影响劈裂缝的分布形态，随土体粒径比的增加，劈裂缝发展和分布呈现出随机性和无序性的特点；而土体的孔隙率决定土体的结构形态，对劈裂灌浆效果的影响十分显著。
（正文刊录在《水利学报》2014年增刊2）