基于 C-S 双液浆含水层注浆的井壁应力响应研究

doi:10. 13545 / j. cnki. jmse. 2024. 0293

采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (6): 1240-1251.doi: 10. 13545 / j. cnki. jmse. 2024. 0293

基于 C-S 双液浆含水层注浆的井壁应力响应研究

赵光思1,2 , 王正宇1,2 , 杨欢3 , 史朝阳4 , 陈子轩1,2

1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州221116;
2. 深地科学与工程云龙湖实验室,江苏徐州221116;3. 四川工商学院智能建造与制造学院，四川成都611745；
4. 上海大屯能源股份有限公司地质测量部,江苏徐州221611

出版日期:2025-11-15 发布日期:2025-11-19
通讯作者: 赵光思，E-mail： zhaoguangsi@cumt.edu.cn，Tel： 13952167937
作者简介:赵光思(1977— ),男,江苏省徐州市人,博士,教授,从事井壁安全监测预警及破裂治理等方面的研究。
基金资助:
深地科学与工程云龙湖实验室项目(104023002);国家自然科学基金项目(51104149,41672343);中国博士后科学基金项目(GZC20233014)

Study on the stress response of shaft lining to cement-sodium silicate grouting in aquifers

Online:2025-11-15 Published:2025-11-19

摘要/Abstract

摘要： 含水层注浆加固是防治立井井壁因周围含水层疏水沉降而破裂的有效方法。采用水泥水玻璃(C-S)双液浆,依据浆液凝胶时间及其结实体抗压强度正交试验结果,确定C-S双液浆在含水层注浆加固中的最优配比;在此基础上,建立FLAC^3D数值模型,探究不同注浆时机下加固距、注浆压力参数和加固区作用对井壁应力状态的影响。研究结果表明:水玻璃浓度40°Bé、水灰比0.75、水泥水玻璃体积比1∶0.03的浆液配比,既能在含水层注浆加固中发挥水玻璃催化反应作用,又能保持结石体的一定强度;中部含水层(中含)疏水沉降造成的井壁竖向应力随深度增加呈非线性增大,且对井壁附加力的影响范围大于底部含水层(底含);中含注浆的最佳加固距为2～5倍井壁外径,此范围内注浆可有效降低井壁竖向应力;结合加固距和井壁竖向应力增长率的变化,中含压缩量达到井壁外径的7.5％时是进行注浆加固的最佳时机。研究可从浆液配比、加固范围和加固时机等方面，为特殊工况下围土注浆防治井壁破裂工程提供理论支撑。

关键词: 防治井壁破裂, 注浆加固, C-S双液浆, FLAC^3D, 井壁应力

中图分类号:

TD 262

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基于 C-S 双液浆含水层注浆的井壁应力响应研究

Study on the stress response of shaft lining to cement-sodium silicate grouting in aquifers

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