发布时间:2023-10-24 03:47:39浏览次数:1479次
2023年10月21日晚,第八届“专岩杯”青年岩石力学与岩土工程创新创业大赛(简称“双创”大赛)在北京圆满落下帷幕。团队翁磊副教授组队参赛的项目“聚丙烯酸酯复合水泥基动水注浆材料研发与应用”荣获“双创”大赛二等奖。该参赛项目由翁磊副教授、吴志军教授、储昭飞副研究员、吴龙骥、殷修梁、薛韵琦和张皓量等共同完成,历时3个多月,经过初赛、微信投票、现场观众投票和决赛等4个环节最终决出名次。该大赛颁奖仪式在CHINA ROCK 2023第20次中国岩石力学与工程学术年会闭幕式上隆重举行,翁磊副教授代表浆液新材料研发小组上台领奖。
团队的参赛项目以岩溶地区隧道建设突涌水灾害治理为背景,研发了一种聚丙烯酸酯复合水泥基动水注浆新材料,通过开展一系列室内试验、理论分析和数值模拟研究,揭示了该材料具有抗动水分散性和高早强性的宏、微观机理,提出了与动水环境相适应的复合浆液配比选取方法,开发了可精确刻画复合浆液流动-凝固-封堵全过程的FDEM数值模拟方法,实现了复杂裂隙网络岩体注浆封堵加固过程的精准预测。现场应用表明,该材料具有制备工艺简单、环保无毒、成本低廉等特点,同时表现出优异的抗动水分散性和高早强性,能够兼顾快速堵水和长期加固需求,在隧道突涌水治理方面具有很好的应用前景。
相比现有的动水注浆材料,研发的新材料具有以下3个技术特点:
(1)大道至简。即用最简单的方法或工艺实现预定的技术参数指标。该材料在常温下将聚丙烯酸酯乳液+水泥浆液+少量添加剂进行混合,制备工艺简单,现场操作简便。同时,原料来源广泛,环保无毒。
(2)性能优异。开展了216组不同配比浆液抗动水冲刷试验,综合考虑浆液留存率及最大凝结距离,提出了与动水环境相适应的复合浆液配比选取方法,基于大量物理力学试验揭示了复合浆液早强高强性能的力学机制。
(3)机制明晰。构建了流变性能(粘度、屈服应力)随水化进程的时变本构模型,揭示了水化过程中复合浆液微结构(水泥颗粒、水化产物、高聚物凝絮)演变对流变特性的微观作用机理,溯源了复合浆液速凝早强及抗动水分散性的微观本征机制。
项目研发过程中获得国家自然科学基金项目(4项)、湖北省杰青项目(1项)、湖北省“楚天学者计划”项目等资助,相关研发成果申请/授权国家发明专利4项,发表高水平论文15篇(其中SCI论文10篇)。