全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。     

全风化花岗岩加固特性注浆模拟试验

针对全风化花岗岩自稳能力差、遇水极易软化崩解等特点,依托广西均昌隧道帷幕注浆灾害治理工程,设计全风化花岗岩注浆模拟试验,通过改变注浆压力,对被注介质单轴抗压强度、抗剪强度、渗透系数、崩解率等参数进行测定,研究注浆对全风化花岗岩地层强度特性和水理特性的影响机制.试验结果表明:全风化花岗岩地层中,注浆以劈裂模式为主;随着注浆压力的提高,主浆脉扩展厚度不断提高,被注介质的劈裂区(含浆脉)及压密区(不含浆脉)的单轴抗压强度和抗剪强度均显著增长;在注浆压力为2.0,MPa时,劈裂区抗压强度提高了152.4%,,抗剪强度(σ_n=200 kPa)提高了348.6%,,压密区抗压强度提升71.4%,,抗剪强度(σ_n=400 kPa)提升了149.6%,;注浆加固后被注介质渗透系数大幅降低,水稳定性显著提高.     

劈裂注浆加固土体的数值模拟和试验研究

针对目前有关土体劈裂注浆加固机理方面的研究,并未区分注浆挤密作用、浆脉骨架作用对于土体强度影响的问题,通过三轴压缩数值分析与室内试验研究注浆挤密作用和浆脉骨架作用对被注土体黏聚力、内摩擦角及在不同围压条件下的压缩强度及变形的影响规律,获得土体劈裂注浆加固效果的主控因素。研究结果表明:浆脉嵌入土体内部,破坏了土体的完整性及非均质性,且土体与浆脉的力学性质差异性较大,当两者发生较大相对位移时,将导致显著的非协调变形;浆脉边缘存在应力集中,首先出现破坏并逐渐向土周边发展,最终相互搭接形成宏观破坏面;注浆挤密作用是提高土体强度的主控因素,限制液扩散范围,提高注浆压力,强化注浆挤密作用是保证注浆加固效果的关键。     

富水软弱围岩劈裂型注浆加固体力学性能与破坏模式

富水软弱围岩劈裂型注浆加固体的力学性能与破坏模式对注浆整体效果具有显著影响。基于室内注浆模拟试验、劈裂型注浆加固体三轴压缩试验和相应的离散元数值模拟,研究劈裂浆脉形态与空间分布特征及注浆加固规律,分析浆脉粗糙度、厚度、数量和倾角对注浆加固体力学性能与破坏模式的影响,阐明三轴加载条件下加固体内部孔隙率和微裂纹演化规律。研究结果表明：劈裂浆脉空间分布模式主要包括半贯通型、交叉型和贯通型,注浆影响区域可分为加固区、过渡区和未扰动区;浆脉存在有效提升了加固体的整体刚度和承载力,加固体峰值偏应力与浆脉粗糙度、厚度、数量呈正相关关系,而浆脉倾角增大会导致整体强度降低;加固体破坏模式主要有局部膨胀型和剪切滑移型,受浆脉形态特征影响,二者对整体变形破坏的贡献程度不同;在加载过程中,浆-土界面处首先萌生微裂纹,进而浆脉两侧软弱介质被压缩挤密后出现大量微裂纹,裂纹数量持续增多直至试样破坏;加固体孔隙率与微裂纹萌生数量变化规律均呈现明显的阶段性特征,且受浆脉形态特征影响显著。     

西北湿陷性黄土区劈裂注浆试验及地基加固应用

为验证劈裂注浆加固法在处理西北湿陷性黄土地基的有效性与实用性,并指导安全施工,首先在加固建筑物所在场地进行劈裂注浆现场试验,56 d后分别对天然地基与注浆后复合地基进行静载荷试验;在此基础上,进行30 d浸水试验,采集注浆微观图、承载力及湿陷量等原始数据.利用试验结果,并结合现场待加固建筑,用同种材料及试验方法等对其进行纠倾加固.结果表明:在一次注浆最大压力为0.3 MPa、二次注浆最大压力为0.6 MPa的条件下,采用1:1(质量比)水泥浆液的钢花管两次、分层劈裂注浆法表现出了良好的劈裂效果;劈裂注浆法加固处理后的黄土地基承载力较原有地基提高了近3倍,极大地改善了黄土的工程性质;注浆后能够有效消除黄土超过67％的湿陷性;建筑物发生均匀沉降,稳定性较好.同时,提出了一种适用于桩径较小的基于桩土应力比计算的复合地基沉降计算新方法.     

一种新型综合注浆加固试验系统的研制及应用

针对现有注浆加固试验装置难以平衡高压注浆所需密封效果和多功能试验所需空间结构的缺点,研制了一套新型多功能综合注浆加固试验系统.该试验系统的优点为:(1)尺寸适中、结构合理,既具有布设监测元件的试验空间又具有良好的密封效果;(2)适用范围广,可针对不同岩土体介质开展多类注浆加固试验;(3)具备多元物理信息并行采集功能;(4)可同时满足加固体宏观物理力学性质测试及浆-岩界面微观耦合机制的研究需求.该系统成功应用于断层角砾介质注浆加固室内模拟试验,分别从应力响应-传递特征、加固体强度增长规律及加固模式等方面探究了断层角砾介质的注浆加固机理,提出了角砾介质强度增长的经验公式,揭示了加固过程中注浆压力的传递分配机制.     

锚固裂隙岩体力学特性试验研究

通过对立方体红砂岩试样预置30°,45°和60°裂隙的试验,研究了不同锚固状况下含单裂隙岩样力学特性及其注浆与加锚控制效应.结果表明:注浆加固条件下的岩样峰值强度,裂隙倾角为45°时最小,30°时最大;加锚加固条件下的岩样峰值强度,裂隙倾角为60°时最小,30°时最大.     

水泥路面板底脱空注浆布孔方案设计及注浆压力计算方法

为了从理论上分析水泥混凝土路面板底脱空注浆加固的压力控制及布孔方式,以劈裂注浆压力及扩散半径的理论公式为基础,假设浆液在土体裂缝中的流动符合达西定律,劈裂注浆形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度,推导出水泥混凝土路面板脱空注浆时两孔、三孔、四孔和五孔注浆布置方案在注浆加固的布孔方式下注浆压力设计计算方法.研究结果表明:理论计算结果与实测结果较接近,证明了计算方法的合理性,理论分析的结果可为工程应用提供可靠依据.     

水泥-水玻璃浆液在圆砾层的扩散规律

基于浆液在孔隙介质中的渗流方程,推导出了圆砾层中浆液流动时间、注浆量、扩散半径的计算式,并在一定的假设条件下,获得了水泥-水玻璃浆液粘度随时间变化的规律,探讨了不同注浆压力和浆液流动时间对浆液扩散半径的影响.浆液扩散半径随注浆压力的增大呈非线性增大,随浆液流动时间的增大呈非线性减小.圆砾层防渗注浆工程实例验证了圆砾层双液注浆计算式的正确性.     

桩侧注浆提升既有桩基承载特性试验与数值模拟

为揭示粉质黏土地层既有桥梁桩基的桩侧注浆加固机理,本文通过模型试验研究了注浆压力、水灰比对桩侧土体加固模式及加固效果的作用关系,采用数值模拟获取了桩侧注浆对既有桩基承载特性作用规律。研究结果表明,水泥单液浆在粉质黏土地层中以挤密劈裂的加固方式为主,水泥浆液扩散模式呈现直线式、放射式;粉质黏土注浆加固效果与注浆压力正相关,随水灰比的升高而呈现先升高后降低的趋势。桩基桩侧加固可以有效的提高加固范围内的侧摩阻力,桩基深部相较浅部侧摩阻力提升更明显。     

劈裂压浆法在加固黄土铁路路基基床工程中的应用

本文结合整治湿陷性黄土路基病害的具体工程实例对劈裂压浆法加固黄土路基基床的工程应用进行了分析研究。劈裂压浆是利用路基的最小主应力面和堤轴线方向一致的规律,以土体水力劈裂原理,沿线路纵向布孔,在压浆压力下,以适宜的浆液为能量载体,有控制地劈裂路基,在路基形成密实、竖直、连续、一定厚度的浆液防渗固结体,同时与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患均可被浆液充填密实,从而提高基床表层土体稳定性。具有广阔的应用前景。     

上软下硬地层富水浅埋隧洞初支沉降及注浆止水防控技术

针对上软下硬地层中隧洞上台阶拱脚未坐落于基岩时,容易引起初支整体下沉、地表沉降过大等问题,以滇中引水龙泉隧洞出口段为工程背景,分析了隧洞开挖引起的沉降规律及原因,并进行了水泥-水玻璃双液浆胶凝试验和地表注浆现场试验.研究结果表明:地下水入渗是引起初支整体下沉和地表沉降过大的主要原因;上台阶开挖是引起地表沉降和拱顶沉降的主要阶段,约占各自沉降的68.01％和76.28％;基于双液浆胶凝试验和地表注浆现场试验,认为胶凝时间控制在25 s左右较为合理,采用地表注浆取得了较好的止水效果,地表沉降和拱顶沉降显著减小.     

不同土体中水泥-水玻璃浆液的扩散规律

为研究不同土体中水泥-水玻璃浆液扩散规律,基于浆液劈裂土体形成的裂缝形状和宾汉流体在平板裂缝中的流变方程,推导出不同土体中水泥-水玻璃浆液黏度、流量、注浆压力差、浆液扩散距离的计算公式,计算分析不同土体中水泥-水玻璃浆液的黏度、注浆压力以及裂隙高度对浆液扩散距离的影响。研究结果表明:浆液扩散距离随浆液黏度的增大呈非线性减小,随注浆压力的增大呈非线性增大,裂隙高度增大使浆液扩散距离迅速增大;通过注浆后工程现场取芯试验对计算结果进行分析,验证了不同土体中浆液扩散距离和劈裂缝高度的关系。     

沉管隧道基础压浆垫层粗糙度的影响效应

通过模型试验,研究了压浆法进行沉管隧道基础处理过程中,采用粒径为2、5和10 mm的垫层材料时,单孔注浆和双孔同步注浆的浆液扩散情况以及注浆量和注浆压力的变化规律.结果表明：当垫层材料粒径较大时,浆液扩散速度较快;随着垫层材料粒径增大,基础填充密实所需压浆量增加;垫层材料粒径较大时,注浆压力的波动范围较大,注浆泵不易操纵,浆液盘易出现方向性扩散.根据试验结果,选择垫层材料的粒径时,可综合考虑扩散速度、注浆量和压力等控制因素.
     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律.结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的...     

曹跃公司2005工作面下巷掘进预注浆加固技术实践

针对曹跃煤矿2005工作面地质条件复杂,下巷区段顶板砂岩富水、断层裂隙发育造成支护困难,冒顶事故频发的问题,本文提出采用水泥-水玻璃双液浆材在巷道迎头掘进面预先打设钻孔注浆加固破碎岩体的方案。详细阐述了注浆钻孔的布置形式、注浆工艺流程、特征参数以及施工过程,为类似条件下巷道支护难题的解决提供了有利参考,具有良好的应用前景和推广价值。     

泥砂介质注浆渗流通道形成力学机理分析

为研究在泥砂介质中的注浆渗流通道形成机理,设计了注浆实验系统;并由实验结果可知化学浆液在泥沙介质中渗流的主要形式为柱形渗流和面形渗流两种;在格里菲斯判据的基础上,推导了浆液形成渗流通道所需要的最小注浆压力p min;在渗流力学的基础上分析了浆液在介质中渗流的的压力损失,得知浆液在渗流通道不同位置处的注浆压力p1;当p1p min时,浆液将劈裂被注介质形成新的渗流通道;当p1p min时,浆液将停止劈裂被注介质,该通道封闭。     

渗滤效应下砂土注浆加固机理试验研究

渗滤效应是砂土等多孔介质注浆过程中的普遍现象,渗滤效应对浆液流速、浓度及扩散距离均有显著影响.基于Darcy渗流定律、质量守恒方程及线性滤过定律,对渗透注浆中水泥颗粒的运移方程、浆液锋面速度及压力进行推导,分析了多孔介质渗滤效应的基本机理.采用矿渣、超细水泥进行了砂土注浆试验,发现水灰比、孔隙比及注浆压力等因素对渗滤效...     

基于宾汉体浆液的海底隧道劈裂注浆机理研究

基于流体流变方程和平板窄缝模型,推导出宾汉体浆液劈裂注浆扩散半径计算公式,并提出了求解方法.计算表明,注浆压力差随浆液流变参数的增大呈线性增大,要达到一定劈裂长度,水灰比越小所需注浆压力越大;裂隙宽度的减小使所需注浆压力差迅速增大,并使扩散半径迅速减小,这种影响随着水灰比的增大而减小.结合厦门翔安海底隧道全风化花岗岩地层HSC(High Strength Concrete)水泥注浆试验,证明了这一理论的计算结果符合工程实际.     

复杂煤矿区帷幕注浆浆液及其隔水机理

结合某煤矿区多年难以治理的水害隐患及其复杂的地质条件,以普通硅酸盐水泥、粉煤灰和外加剂作为材料,通过室内实验方法先后配制单液水泥浆液、水泥水玻璃浆液和水泥粉煤灰浆液,并对基浆液的性能指标进行测试分析.根据矿区内的岩层及煤系地层的含(隔)水层水文地质特征,采用下行式分段注浆方案,即对顶板软弱层采用高压旋喷注浆技术,对岩层或煤系地层则采用自流式静压注浆相结合的复合注浆技术,当出现注浆量突变时采用投入骨料(河砂)、间歇式注浆和添加速凝剂等施工预案.研究结果表明:浆液对土体的作业机理主要表现为喷射切割作用、搅拌置换固结作用、渗透作用、劈裂作用与挤密作用;煤系地层的注浆量主要与采空区内的位置、导水裂缝带高度和注浆序列有关,帷幕墙能抵御该地区多次特大洪水的侵袭.