【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道劈裂注浆加固，尤其涉及一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法及系统。
技术介绍
1、近年来，隧道与地下工程向着遍布崇山峻岭的西部纵深拓展，随着一大批引水隧洞、深长隧道等工程正在或即将投入建设，受地形地貌和复杂不良地质环境影响，重大突水突泥工程灾害频发。如西南地区引水工程施工中遭遇的一种非常规的富水致密软弱围岩工程地质环境，在该环境下的施工遭遇多次重大突泥涌水灾害，且陷入反复注浆治理反复发生灾害的困境，危及工程建设安全且导致工程建设进度严重滞后，因此，注浆治理技术已成为学术界和工程界广泛关注的重点研究方向。
2、当前的工程实践表明，渗透、挤密或劈裂的单一类型注浆治理方案并不适用于上述特殊地质条件：因地层在高压活动断裂带长期挤压研磨作用下致使岩石颗粒及其细小，加之高地应力条件下导致地层致密，常规水泥浆液、超细水泥浆液无法渗透进入地层，故渗透注浆治理方案效果甚微。另外，在致密地层中，注浆压力过小，则导致无法形成有效劈裂浆脉，仅对注浆孔周围地层进行挤密作用，加固效果较弱；注浆压力过大，则导致浆脉劈裂扩散范围较远，常常超出注浆加固圈范围，且单次持续劈裂注浆常沿单一劈裂方向发展，注浆加固效果较差。
3、为此，目前提出了多序次劈裂注浆方法，通过调控多序次劈裂注浆注浆间隔时间等关键参数，使劈裂浆脉受前序凝固浆液的影响下，向着多方向扩散并加固地层，可在注浆加固地层中产生树枝状、网络状劈裂浆脉，以此改善注浆加固效果。
4、然而，目前多序次劈裂注浆方案的扩散范围和加固特性尚不明确，而注浆
技术实现思路
1、为解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法及系统，通过仿真模拟和数值分析的方式，实现多序次劈裂注浆扩散与加固全过程的科学化可视，揭示多序次劈裂注浆过程中浆液扩展模式、浆脉扩散路径、加固范围等，并针对含有多条劈裂浆脉分布的岩土体可提供注浆加固性能、改良程度的力学性能测试与效果评价，为阐明不同注浆参数对多序次劈裂注浆加固效果提供高效精准的数值计算依据，为实际工程提供理论和技术支撑。
2、第一方面，本专利技术提供了一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法。
3、一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，包括：
4、获取待劈裂注浆目标围岩范围内的被注介质的赋存环境参数和物理力学参数，并获取注入浆液的物理力学参数；
5、根据所获取的参数数据，构建单孔多序次劈裂注浆的二维注浆dem模型，并在二维注浆dem模型外扩充建立二维围岩fdm模型，构成连续-非连续流固耦合模型，以此进行非连续dem与连续fdm的边界耦合模拟；
6、基于连续-非连续流固耦合模型，施加连续-非连续流固耦合作用，并开展不同注浆关键参数条件下的多序次劈裂注浆模拟，在模拟过程中实时监测模型中的地应力、注浆压力和孔隙率，根据监测数据分析多序次劈裂注浆中不同注浆关键参数对注浆周边围岩应力、地层范围的渗流效应、被注介质加固效果的影响。
7、第二方面，本专利技术提供了一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟系统。
8、一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟系统，包括：
9、参数数据获取模块，用于获取待劈裂注浆目标围岩范围内的被注介质的赋存环境参数和物理力学参数，并获取注入浆液的物理力学参数；
10、连续-非连续流固耦合模型构建模块，用于根据所获取的参数数据，构建单孔多序次劈裂注浆的二维注浆dem模型，并在二维注浆dem模型外扩充建立二维围岩fdm模型，构成连续-非连续流固耦合模型，以此进行非连续dem与连续fdm的边界耦合模拟；
11、多序次劈裂注浆模拟模块，用于基于连续-非连续流固耦合模型，施加连续-非连续流固耦合作用，并开展不同注浆关键参数条件下的多序次劈裂注浆模拟，在模拟过程中实时监测模型中的地应力、注浆压力和孔隙率，根据监测数据分析多序次劈裂注浆中不同注浆关键参数对注浆周边围岩应力、地层范围的渗流效应、被注介质加固效果的影响。
12、第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述方法的步骤。
13、第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述方法的步骤。
14、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
15、1、本专利技术提供了一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法及系统，采用仿真模拟和数值分析的方式，建立多序次劈裂注浆的连续-非连续耦合模型，在非连续介质中开展不同次序的多序次劈裂注浆模拟，获得注浆加固圈范围内浆液扩散与加固特性变化规律，而且对更大范围的连续被注介质中应力传递进行模拟，获得注浆加固圈范围外受不同次序多序次劈裂注浆的影响规律，以此实现多序次劈裂注浆扩散与加固全过程的科学化可视，揭示多序次劈裂注浆过程中浆液扩展模式、浆脉扩散路径、加固范围等，并针对含有多条劈裂浆脉分布的岩土体可提供注浆加固性能、改良程度的力学性能测试与效果评价，为阐明不同注浆参数对多序次劈裂注浆加固效果提供高效精准的数值计算依据，为实际工程提供理论和技术支撑。
16、2、本专利技术通过dem和cfd部分耦合模拟计算，获取富水环境中地下水渗流作用对被注介质及多序次劈裂浆液扩散特性的影响，且cfd部分通过实时计算被注介质颗粒孔隙率参数信息，更新每一时步的流体网格渗透系数，实现富水环境渗流作用的准确计算。
17、3、本专利技术通过实时更新不同时步条件下浆液黏度值，实现多序次劈裂注浆模拟中浆液黏度时变效应特性，通过这一多序次劈裂注浆模型，有益于获得更为准确的模拟计算结果，可展示多序次劈裂注浆扩散与加固的动态发展过程，为多序次劈裂注浆控制技术提供指导。
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1.一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，所述被注介质的赋存环境参数包括：三向地应力环境参数、裂隙发育程度、地下水分布；
3.如权利要求2所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，所述浆液包括单液浆和双液浆，所述浆液配比包括单浆液水灰比和双液浆体积比。
4.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，构建二维注浆DEM模型，包括：
5.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，针对每一序次劈裂注浆进行耦合计算，包括：DEM计算区域即二维注浆DEM模型内受到劈裂注浆的影响，被注介质颗粒向外扩张，由中心注浆管将相应计算参数传递至DEM计算区域边界，进而传递至FDM计算区域边界；
6.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，所述注浆关键参数包括注浆次数、注浆间隔时间、注浆压力。
7.如权利要求1
8.一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟系统，其特征是，包括：
9.一种电子设备，其特征是，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成如权利要求1-7中任一项所述的一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成如权利要求1-7中任一项所述的一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，所述被注介质的赋存环境参数包括：三向地应力环境参数、裂隙发育程度、地下水分布；
3.如权利要求2所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，所述浆液包括单液浆和双液浆，所述浆液配比包括单浆液水灰比和双液浆体积比。
4.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，构建二维注浆dem模型，包括：
5.如权利要求1所述的多序次劈裂注浆的连续-非连续流固耦合模拟方法，其特征是，针对每一序次劈裂注浆进行耦合计算，包括：dem计算区域即二维注浆dem模型内受到劈裂注浆的影响，被注介质颗粒向外扩张，由中心注浆管将相应计算参数传递至dem计算区域边界，进而传递...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗青，谢云鹏，高成路，李利平，白松松，杨磊，张道生，靳高汉，陶广哲，敬艺，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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