工程硕士论文哪里有？本文针对富水砂层工程建设中的水砂溃涌灾害，通过对所设计制作的模型系统模拟水力耦合下多工况多因素水砂溃涌发生的过程研究，获得了一些规律。
第一章 绪论
1.2 研究现状及存在问题
1.2.1 水砂溃涌研究现状及存在问题
针对富水砂层下浅埋薄基岩工作面水砂溃涌问题众多学者开展了大量研究。隋旺华等[12-15]对突水溃砂过程中砂颗粒状态进行深入分析，研究了水力坡降、能量演化、裂隙倾角及开度在水砂溃涌启动中的作用机制。郭惟嘉等[16,17]研制了采动覆岩水砂溃涌灾害模拟试验系统，再现了覆岩水砂溃涌灾害孕育、发展及发生的全过程。延春等[18-20]从裂隙发展规律及松散层砂土颗粒特征探讨了溃水溃砂机理。Wang 等[21]设计了一套可改变圆形漏孔尺寸的地下工程漏砂（水）可视化试验系统，研究了泄漏口直径和土层厚度对涌砂和砂土沉降的影响，得到了不同工况下砂土的流动规律。Liu 等[22]设计了考虑颗粒损失的应力控制渗流试验装置，并进行了一系列渗流试验，探究了岩溶充填介质失稳引起的水砂突水破坏机理和演化特征，以及软土密实度、水力压力和围压对失稳过程的影响。Chen 等[23]建立了力学模型，开展了物理试验，对松散层中不同粘土含量下的水砂溃涌机理展开研究，得出随着粘土含量提高溃涌发生可能性减弱。Yang 等[24]通过建立砂水运移试验系统展开水砂混合流体在多孔骨架中起裂运移的研究，提出水砂混合流体初始运动的临界速度受粒径和外界应力的影响较大，水砂混合流体的运动特性在很大程度上取决于水砂粒间的相互作用。张敏江等[25]通过模拟试验探究弱胶结砂层的水砂突涌机理，提出造成弱胶结砂层移动和破坏的主要因素是水动力条件。蔡光桃[26]通过模型试验研究了采煤冒裂带上的松散土层发生渗透变形破坏的类型和机理，得到其渗透变形破坏时的临界水力坡度与各粒径砂物理力学性质和裂隙缝宽等的关系。
第三章 室内模型试验系统设计
3.1 室内模型试验装置结构及组成
3.1.1 室内模型试验装置设计思路 水力耦合下水砂溃涌特性试验拟需要解决以下几个问题：不同地应力及水压力的模拟；水砂溃涌临界缝宽的探寻；水砂溃涌过程中土压力和孔隙水压力变化过程的实时监测；溃砂形态演化过程的记录；溃砂量的实时记录处理。为解决上述问题，本室内试验系统为重点对以下三个方面进行设计：
（1）室内试验模型箱与加载系统。装置为一个可模拟不同地应力与水压力、裂隙缝宽可调的水砂溃涌模拟密封有机玻璃箱，通过不同试验设计方案的对比研究，最终选定利用气囊千斤顶伺服反压施加竖向压力模拟地应力，通过水泵向模型箱内注水模拟施加水压。同时为了能够真实反映含水砂层的实际情况，安装尺寸略小于砂箱的钢板以防止加水时对砂体的冲刷及保证竖向压力的均匀施加。模型箱水平放置，内装填砂样，顶部施加竖向压力与水压力以模拟地层中地应力与孔隙水压力，当两个力稳定到一定值时，打开底部可改变缝宽的裂隙，从小到大缓慢增加裂隙缝宽，寻找溃砂临界点。模型箱需要实现砂样的装填、进水、施加竖向压力与水压力以及裂隙缝宽的调节等功能。
（2）数据采集和实时监测系统。为了能够分析溃砂形态的变化、土压力和孔隙水压力的变化、溃砂量的变化，分别利用相机定点摄录、微型土压力传感器、孔隙水压力传感器、电子秤以及流量计等方式实时监测，之后将采集到的数据进行处理。
（3）水砂收集计量系统。为实时读取溃砂量变化，在溃砂过程中将接砂盆置于电子秤上并连接电脑实时称重记录保存，流量计接于水管间并连接流量积算仪实时记录进水量。
第五章 基于真溶液理念的水砂溃涌防治技术研究
5.1 注浆材料
随着注浆技术的日渐成熟，国内外随处可见其在实际工程中的应用。就国内而言，随着经济和交通运输的快速发展，铁路隧道、地铁工程以及煤矿巷道等的建设不断增多，注浆技术将持续在市场应用中占有举足轻重的作用，同时为了更好地适应千变万化的工程实际，还需进一步加强对注浆技术、注浆设备、注浆工艺以及浆液材料的研发与投入。
合理浆材的选择决定了注浆的加固效果与注浆施工过程的效率，同时也对施工的经济可行性及工程进度有较大影响。因此需要根据施工现场具体要求、地质条件、浆液特性、注浆工艺及施工成本等各种因素综合考虑，选择较为安全、经济、高效的浆材。
注浆材料主要可分为颗粒类与溶液类注浆材料[65]。颗粒类注浆材料主要由颗粒材料经混合配制而成，例如各类水泥浆材。溶液类浆材，即化学浆材，主要由几种化学试剂按照一定比例配制而成，混合后发生化学反应并生成具有一定强度的凝胶固结体。
通过对以上两类注浆材料中各种注浆材料性质进行总结分析，不完全统计如表5.1。从表 5.1 可以发现各种注浆材料都有其各自的优缺点，故在实际工程应用中需要根据实际情况挑选适宜该工程环境的注浆材料。
5.2 真溶液固化剂优选与复配
针对巨厚富水砂层的注浆加固，主要对注浆材料基本要求有如下几点[70]:
（1）良好的可注性
浆液可注性包括三方面内容：
① 浆液的黏度应相对较低，能够在被注入地层中时充分渗透扩散从而达到预期的固结强度；
② 浆液在注入地层后应起到预定的加固稳定效果，既要满足施工质量的要求又要对施工工期无不良影响；
③ 浆液注浆设备应易于操作，施工工艺应相对简单，注浆难度相对较小，对设备损耗较小并易于后期清洗、维护。
（2）良好的经济性
所用浆材应该满足经济可行性原则，当被用于大规模注浆时，浆材价格不宜过高，并且应满足取材、运输以及存储方便等要求，从而保证施工的连续性。
（3）良好的安全性
所采用的浆材应无毒副作用，以保证注浆施工作业人员的人身健康，此外还应避免对环境造成较为严重的污染。
故在针对富水砂层水砂溃涌的防治选择注浆材料时，应着重考虑以上三点情况。 首先对真溶液固化剂调研与初选，通过分别测试干砂环境和饱水环境下砂样固化时间及固化体强度，优选复配真溶液固化剂、测定固化过程及固砂体强度、明确扩散规律。
第六章 结论与展望
6.3 展望
本文针对富水砂层工程建设中的水砂溃涌灾害，通过对所设计制作的模型系统模拟水力耦合下多工况多因素水砂溃涌发生的过程研究，获得了一些规律。但是鉴于水砂溃涌事故灾害发生的复杂性以及试验条件的局限性，在许多方面仍存在不足之处：
（1）本文设计可施加水压与土压、缝宽可调的水砂溃涌可视化有机玻璃试验箱，模拟水力耦合下多工况多因素水砂溃涌过程。为实现水力耦合的地层环境，本试验使用气囊千斤顶实现伺服反压施加地层压力，当溃砂速度过快时，会出现压力跟不上的现象，后期可考虑使用柔性加载方式解决这一问题；本试验使用高精度气动隔膜泵施加水压力，当砂样粒径过大时，由于砂颗粒间间隙较大进水量跟不上出水量，导致后续水压跟不上，下一步将寻求更加合理的方法，达到在水砂溃涌时水压全程稳定施加的目的。
（2）本文通过模型试验对水力耦合下水砂溃涌灾害进行溃散机制试验，缺少合理的数值模拟进行验证。下一步将使用离散元软件对地应力与水压力共同作用下水砂溃涌进行百万级颗粒的数值模拟，利用基于孔隙密度流方法的流固耦合开展接近工程实际的不同长度、粗糙度、倾角的裂隙通道中不同厚度砂层和水头下的水砂溃涌过程模拟，系统掌握水砂溃涌灾害发展过程。
（3）本文使用新型水玻璃-酯类浆液在饱水情况下对砂样固化，仅仅在宏观上观察固化砂样的固化表面形貌，后期可使用电镜、核磁、CT 等细观检测设备对固化砂样内部砂颗粒间胶结情况进行监测观察，明确固化机理及特征。
参考文献（略）
