随着我国地下工程的大力建设,在修建隧道、水电站、跨流域调水以及深部矿山等地下工程中,由于其复杂的地质条件,常常诱发大量的地质灾害,其中以岩溶突涌水最为严重。岩溶管道内水体一般呈现有压状态,水量和水压都比较大,治理难度大,工程开挖时常常能够揭露大流量、高流速岩溶管道型涌水。针对岩溶管道控流降速与动水注浆封堵机理研究主要从大型岩溶管道模拟试验、数值计算软件与现场工程应用等方面进行。将研究成果应用于华润水泥(平南)有限公司河景二期石灰石矿山采坑治水工程。主要研究内容和成果如下:(1)研制了可视化的注浆模拟试验系统,该试验系统由管道系统、控流降速系统、供水稳压系统、注浆系统、多元信息监测系统、浆液处理系统等6部分组成。该系统实现了动水注浆过程中浆液扩散、沉积形态的实时观测和图像信息获取,实现了流体压力、动水流速等数据的实时采集,试验系统可以满足岩溶管道动水注浆封堵规律研究的要求。(2)开展了水泥水玻璃速凝类材料初、终凝时间的研究,并在上述试验系统的基础上,开展了静水条件与动水条件下的管道封堵规律研究,分析了压力场、速度场的时空变化规律。利用正交试验分析方法研究了不同注浆参数、材料配比等影响因素对管道注浆封堵的影响,得到了不同工况下的最优组合形式。(3)开展了管道控流室内试验,研究了不同水头、管径、阀门开度等条件下管道内速度场与压力场的变化规律,并建立了阀门开度与水流速的控流降速试验方程。利用数值方法开展了管道控流降速模拟分析,验证了试验结果的准确性。在此基础上开展了不同控流条件下管道浆液扩散封堵规律研究,分析了浆液沉积厚度,利用正交试验分析方法得到了不同工况下动水封堵的最优组合形式。进一步将浆液沉积厚度比作为评价指标,量化分析了控流作用对管道注浆的影响,研究结果表明控流作用可以有效提高浆液封堵率。(4)成果应用于华润水泥(平南)有限公司河景二期石灰石矿山采坑治水工程。对Y02、Y03涌水点的控流降速装置进行耐压试验,验证控流降速方程。通过钻孔注浆及止浆垫控流降速理论应用,为实现涌水点封堵奠定了基础,为我国岩溶地区同类矿山岩溶水治理提供了重要的理论技术成果和借鉴经验。