宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法及系统

1.宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，包括如下步骤：通过岩土体力学实验获得岩土体密度、质量含水量、比重、渗透系数与平均粒径，依据所述岩土体密度、所述质量含水量和所述比重得到岩土体孔隙率结果；根据所述岩土体孔隙率结果、所述岩土体密度、所述质量含水量、所述比重、所述渗透系数与所述平均粒径对孔隙通道的长度比率进行分析，并获得岩土体内孔隙通道的长度比率；基于流变试验方案得到水粘度、宾汉流体塑性粘度以及宾汉流体屈服应力，依据注浆需求获得宾汉水泥浆液水灰比、注浆时间、注浆压力、注浆管半径和注浆点处的地下水压力；结合颗粒级配综合作用信息、扩散路径影响情况、所述岩土体孔隙率结果、所述长度比率、所述水粘度、所述宾汉流体塑性粘度、所述宾汉流体屈服应力、所述宾汉水泥浆液水灰比、所述注浆时间、所述注浆压力、所述注浆管半径和所述地下水压力对宾汉水泥浆液扩散路径下的柱形渗透半径进行预测，并获得柱形渗透半径分析结果。 2.根据权利要求1所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述通过岩土体力学实验获得岩土体密度、质量含水量、比重、渗透系数与平均粒径，依据所述岩土体密度、所述质量含水量和所述比重得到岩土体孔隙率结果包括：基于所述岩土体力学实验得到岩土体力学实验数据，所述岩土体力学实验数据包括岩土体密度、质量含水量、比重、渗透系数和平均粒径；基于所述岩土体密度、所述质量含水量和所述比重得到岩土体孔隙率结果；所述岩土体孔隙率结果，满足如下关系； ，其中， 表示岩土体孔隙率， 表示岩土体密度， 表示岩土体比重， 表示 时纯蒸馏水的密度， 表示质量含水量。 3.根据权利要求1所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述根据所述岩土体孔隙率结果、所述岩土体密度、所述质量含水量、所述比重、所述渗透系数与所述平均粒径对孔隙通道的长度比率进行分析，并获得岩土体内孔隙通道的长度比率包括：基于哈根-泊肃叶公式、达西定律、孔隙率-分形维数关系式、所述岩土体孔隙率结果推导得到孔隙通道长度比率表达式；依据双分散模型与孔隙率之间的关系、所述长度比率表达式，所述岩土体孔隙率结果、所述岩土体密度、所述质量含水量、所述比重、所述渗透系数与所述平均粒径对孔隙通道的长度比率进行推导变换，得到岩土体内孔隙通道长度比率的目标表达式；利用所述岩土体内孔隙通道长度比率的目标表达式获得岩土体内孔隙通道的长度比率。 4.根据权利要求3所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述基于哈根-泊肃叶公式、达西定律、孔隙率-分形维数关系式、所述岩土体孔隙率结果推导得到孔隙通道长度比率表达式包括；所述孔隙率-分形维数关系式，满足如下关系： ，其中， 表示岩土体孔隙率， 表示孔隙通道的最小半径， 表示孔隙通道的最大半径， 表示孔隙分形维数；所述孔隙通道长度比率表达式，满足如下关系： ，其中， 表示岩土体内孔隙通道的长度比率， 表示孔隙通道的等效长度， 表示孔隙通道半径。 5.根据权利要求3所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述依据双分散模型与孔隙率之间的关系、所述长度比率表达式，所述岩土体孔隙率结果、所述岩土体密度、所述质量含水量、所述比重、所述渗透系数与所述平均粒径对孔隙通道的长度比率进行推导变换，得到岩土体内孔隙通道长度比率的目标表达式包括；所述岩土体内孔隙通道长度比率的目标表达式，满足如下关系； ，其中， 表示岩土体内孔隙通道的长度比率， 表示平均粒径， 表示岩土体孔隙率， 表示圆周率。 6.根据权利要求1所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述结合颗粒级配综合作用信息、扩散路径影响情况、所述岩土体孔隙率结果、所述长度比率、所述水粘度、所述宾汉流体塑性粘度、所述宾汉流体屈服应力、所述宾汉水泥浆液水灰比、所述注浆时间、所述注浆压力、所述注浆管半径和所述地下水压力对宾汉水泥浆液扩散路径下的柱形渗透半径进行预测，并获得柱形渗透半径分析结果包括：引入宾汉浆液基本流变方程和浆液在孔隙通道中的流动情况；基于所述宾汉浆液基本流变方程、所述浆液在孔隙通道中的流动情况、所述宾汉流体塑性粘度、所述宾汉流体屈服应力、所述注浆管半径进行分析，以获得活塞区与剪切区的速度分布表达式；依据所述活塞区与剪切区的速度分布表达式计算宾汉水泥浆液单个孔隙通道中做层流流动的平均流速；引入启动梯度压力、浆量关系式和扩散总表面积计算式，结合所述启动梯度压力、所述浆量关系式、所述扩散总表面积计算式、所述岩土体孔隙率结果、所述长度比率、所述水粘度、所述宾汉流体塑性粘度、所述宾汉流体屈服应力、所述宾汉水泥浆液水灰比、所述注浆时间、所述注浆压力、所述注浆管半径和所述地下水压力，结合分离变量积分法得出扩散路径影响下的柱形渗透半径确定函数；利用所述柱形渗透半径确定函数对柱形渗透半径进行预测，并获得柱形渗透半径分析结果。 7.根据权利要求6所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述引入宾汉浆液基本流变方程和浆液在孔隙通道中的流动情况包括：所述宾汉浆液基本流变方程，满足如下关系； ，其中， 表宾汉浆液的基本流变方程， 表示宾汉流体的屈服应力， 表示宾汉流体的塑性粘度， 表示剪切速率；所述流动情况，满足如下关系； ，其中， 表示圆周率， 表示从圆管中心到任意半径位置的距离， 表示微流单元柱左右两端的压力差， 表示剪切应力， 表示微流单元柱在流动方向上的微小长度段。 8.根据权利要求6所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法还包括：基于压力梯度获得活塞区与剪切区的速度分布表达式，所述活塞区与剪切区的速度分布表达式，满足如下关系； ，其中， 表示宾汉浆液在岩土体孔隙中的流动速度， 表示宾汉流体的塑性粘度， 表示流体沿扩散路径方向的压力梯度， 表示孔隙通道的最大半径， 表示孔隙通道半径， 表示宾汉流体的屈服应力， 表示径向距离；所述平均流速，满足如下关系： ，其中， 表示宾汉水泥浆液的平均流速， 表示孔隙通道的最大半径， 表示宾汉流体的塑性粘度， 表示流体沿扩散路径方向的压力梯度， 表示宾汉流体的屈服应力。 9.根据权利要求6所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述引入启动梯度压力、浆量关系式和扩散总表面积计算式，结合所述启动梯度压力、所述浆量关系式、所述扩散总表面积计算式、所述岩土体孔隙率结果、所述长度比率、所述水粘度、所述宾汉流体塑性粘度、所述宾汉流体屈服应力、所述宾汉水泥浆液水灰比、所述注浆时间、所述注浆压力、所述注浆管半径和所述地下水压力，结合分离变量积分法得出扩散路径影响下的柱形渗透半径确定函数包括：所述启动梯度压力，满足如下关系： ，其中， 表示启动梯度压力， 表示宾汉流体的屈服应力， 表示孔隙通道的最大半径；所述浆量关系式，满足如下关系： ，其中， 表示浆液注浆量， 表示圆周率， 表示宾汉水泥浆液在岩土体中的扩散形态半径， 表示扩散高度， 表示岩土体孔隙率；所述扩散总表面积计算式，满足如下关系： ，其中， 表示宾汉水泥浆液扩散的总表面积， 表示圆周率， 表示扩散半径， 表示扩散高度；所述扩散路径影响下的柱形渗透半径确定函数，满足如下关系： ，其中， 表示柱形渗透半径， 表示注浆压力， 表示注浆点处地下水压力， 表示宾汉流体的塑性粘度， 表示注浆时间， 表示水的密度， 表示岩土体孔隙率， 表示重力加速度， 表示宾汉水泥浆液在岩土体中的球形渗透扩散半径， 表示渗透系数， 表示水的粘度， 表示岩土体内孔隙通道的长度比率， 表示注浆孔半径， 表示宾汉流体的屈服应力。 10.宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定系统，其特征在于，系统包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-9任一项所述的宾汉水泥浆液扩散路径的柱形渗透半径确定方法。