裂隙岩体注浆结石体收缩变形与抗剪强度

为了提高裂隙岩体的力学性能,保证工程的质量和安全,采用水玻璃-水泥混合注浆液对裂隙岩体进行加固。通过直剪试验、显微镜实时观测试验,研究注浆结石体的强度与变形特性,以此评价水玻璃-水泥混合液作为注浆材料的可行性。试验结果表明,水玻璃-水泥混合注浆液有效的提高了裂隙岩体的力学性能。水玻璃-水泥注浆溶液不但改变了裂隙岩体的微结构、裂隙率和岩体的物质组成成分,使岩体的致密度和强度增加;而且注浆溶液在岩体结构面中凝固后对结构面进行填充加固,有效的提高了注浆结石体的黏聚力c,增强了注浆结石体抵抗外力破坏的能力。裂隙率对注浆结石体的强度影响显著,随裂隙岩体裂隙率的增加,注浆结石体(裂隙岩体与注浆材料经过物理化学变化后形成的结合体)的抗剪强度减小;在裂隙率相差不大时,裂隙岩体的裂隙条数对注浆结石体的抗剪强度有重大影响,随着裂隙条数的增加,注浆结石体的抗剪强度减小。在注浆结石体抗剪强度减少过程中,注浆结石体的黏聚力c不断减小,内摩擦角φ基本保持不变。注浆结石体在第12 d时达到最佳抗剪强度,而水玻璃-水泥质量比为1.3∶1注浆液工程性能最为理想,期最佳抗剪强度为6.243 MPa。     

裂隙岩体损伤的注浆加固效果试验

为了研究岩体的裂隙损伤及注浆加固恢复效应,基于损伤力学理论,引入损伤变量,构建综合岩体损伤和超声波测速定量评价裂隙岩体注浆加固效果的方法。通过室内试验模拟岩体裂隙损伤及注浆加固过程,应用超声波检测技术测定岩体在不同裂隙宽度下的声波传播速度,进而推算岩体动弹性模量,并对比分析注浆前后裂隙岩体的损伤变量与动弹性模量的变化程度及规律。结果表明:注浆前后岩体损伤变量均与裂隙宽度成正相关;同一裂隙宽度下,泥岩的损伤变量最大,为0.89;灰岩最小,为0.57;注浆后,裂隙岩体损伤变量明显减小,且岩体动弹性模量明显增大,其中砂岩动弹性模量增加幅度最大,为354.82%;泥岩次之,为174.15%;灰岩最小,为85.75%.根据实验室结果对比分析,提出注浆加固变量,建立分级分岩性定量评价注浆效果的新方法,并应用于现场实践。     

声波检测技术在裂隙岩体注浆加固工程质量检测中的应用

底板注浆加固及含水层改造技术被广泛应用于中国大水矿区防治底板承压含水层突水。为研究底板注浆加固工程质量情况,指导注浆工艺方案制定,文中应用超声波检测技术现场探测"原岩(包括断层带)-注浆-开采"全过程中底板不同岩性岩体力学性质变化规律,以岩体动弹性模量数值及其变化率为基准,定量分析了注浆加固及开采过程对底板岩体动弹模的"增强—损伤"度,评价注浆加固效果。结果表明:注浆加固对泥岩动弹模增强度最大,达到392%~400%;砂岩次之,为160%~194%;灰岩最小,为103%~144%;受开采影响,各区段岩体动弹模损伤度差异不大,在17%~30%。验证了裂隙岩体注浆加固及开采过程中动弹性模量变化规律,同时也证实了超声波测试岩体内部声波速度是评价裂隙岩体注浆加固效果的一种有效手段。研究成果可为现场实践利用"一发双收"声波测井技术分析裂隙岩体注浆加固效果提供借鉴,丰富了注浆加固效果检测手段。     

节理裂隙边坡锚注加固力学模型与实验研究

对加锚注浆节理模型进行力学分析,并与注浆胶结裂隙岩体模型力学试验结果进行对比验证。研究结果表明:压力注浆能够提高加锚节理裂隙边坡弱面的抗剪强度及抗剪刚度;裂隙注浆胶结体强度与浆液配比、注浆压力、裂隙所含介质的组成以及岩体赋存应力场、渗流场有关;锚杆与注浆体共同作用能够发挥两者各自的力学特性,从而提高边坡的加固效果。     

隧道半断面帷幕注浆施工技术

中易发生涌水、突泥等灾变。针对小南塬隧道岩体破碎和涌水量大的工程特性,本文提出采用半断面帷幕注浆加固设计方法对不良地层进行加固并对加固效果进行分析。研究结果表明：隧道单孔/米注浆量为2.74m3/m,浆液填充率为94.8%,达到充填裂隙和固结围岩的作用;P-Q-T曲线表现为前期的注浆压力小、吸浆量大到后期注浆压力大、吸浆量减弱的变化规律,说明注浆效果良好;现场检查孔成孔效果良好,水泥浆液纹路清晰,未发现坍孔、涌水、涌突泥等灾变现象;上半断面帷幕注浆对掌子面变形的控制效果最好,而对仰拱隆起影响较小。     

采空区岩体粗糙单裂隙中浆液扩散机理研究

以某采空区岩体粗糙裂隙为研究对象,基于有限元软件COMSOL Multiphysics构建了三维粗糙单裂隙注浆模型,分析岩体裂隙中的浆液流动规律,研究了不同的裂隙面粗糙度、开度、注浆压力、裂隙倾角及浆液黏度影响的浆液扩散机理。结果表明,裂隙面粗糙度影响浆液的扩散面轮廓,粗糙度越大,浆液扩散阻力越大,浆液扩散各向异性越强;注浆速率与开度为二次多项式关系,裂隙开度越大,注浆速率的损失越小;注浆压力对浆液扩散轮廓的影响较弱,但改变了浆液的扩散半径,且注浆压力与扩散半径为正相关、与注浆速率呈二次多项式关系,注浆压力越大,注浆速率的损耗越低;浆液黏度并不影响其扩散的各向异性,仅改变浆液扩散的范围。研究成果表明了采空区粗糙裂隙中的浆液扩散机理,为采空区注浆范围的预测及加固决策提供了理论支持。     

超前小导管注浆预加固穿越隧道断层破碎带效果分析

为系统分析超前小导管注浆预加固技术在隧道断层破碎带的加固效果,以采用超前小导管注浆预加固技术的某隧道断层破碎带加固工程为背景,利用超前地质预报雷达影像分析超前小导管注浆加固后岩体的破碎程度;通过现场取芯、试验得出加固后岩体的BQ值,并对比勘察阶段的BQ值,以此表征超前小导管注浆预加固技术对围岩等级的影响;采用时间-体积法对加固后的渗水量进行测算;利用徕卡TS09plus-2R500设站并观测加固后隧道洞内外位移。基于以上方法和技术对穿越断层破碎带超前地质预报结果、岩性、渗水量、洞内外沉降监测数据等4方面进行分析,结果表明：采用超前小导管注浆加固方法,虽然可以在可控范围内穿越断层破碎带,但超前小导管注浆不能改善洞深范围内围岩体的破碎程度,其止水效果较差;初始开挖时引起的变形是穿越隧道断层破碎带的主要形变,应提前完成初期支护。     

基于FLAC3D的大断面软弱围岩隧道注浆加固数值分析

大断面软弱围岩隧道,因其开挖面积大、岩石强度低、围岩赋存环境差、岩体破碎等特点,使其力学性能与一般围岩存在较大差异.为避免隧道开挖时可能产生的大变形甚至坍塌破坏,对大断面软弱围岩隧道进行注浆加固处理尤为重要.本文应用有限差分软件FLAC3D对不注浆、拱部注浆、全环注浆三种方案进行数值分析,研究隧道注浆加固后围岩的应力分布和位移的大小以及围岩稳定性.结果表明,注浆加固能够有效改善注浆区围岩的力学性能,提高注浆区围岩的强度,减小围岩的位移,增强隧道的自稳能力.     

千米深井L型钻孔地面预注浆岩体可注性研究

以千米深井巷道注浆区域岩体结构分布特征为基础,采用理论分析的方法,结合现有岩体松动压力理论和可注性理论,分析了岩体可注性的影响因素和裂隙岩体渗透的几何参数,利用现场压水试验,统计注浆段地层的单位吸水率,得到吕荣值,对信湖煤矿中央水泵房和变电所注浆加固段岩体的可注性进行评价。分析结果表明,增大岩体的凝聚力和内摩擦角可效降低支护结构承受的松动地压,当岩体的内摩擦角从10°提高到20°时支护结构承受的松动地压降低最显著;所加固段巷道周边岩体的可注性较差,若在巷道开挖施工期采用工作面注浆方法加固围岩,则很难达到预期效果,该研究表明了采用L型钻孔地面预注浆加固围岩的必要性与可行性。     

袖阀管注浆技术在宜万铁路石院子隧道浅埋滑坡坍方地段地表综合整治施工中的应用

宜万铁路石院子隧道位于宜昌长阳县,为双线铁路隧道,隧道最大埋设45m,隧道近平行穿越长阳背斜的北西翼,洞身为页岩,强～全风化,薄层状,表层风化为碎块状,岩体较破碎,进口段（DK84＋920～DK85＋110）线路右侧下方为正在施工的沪蓉西高速公路,铁路与公路中线平面相距62～103m,路肩高差14～16m,2007年2月隧道进口段下临的高速公路路堑边坡开挖引起隧道上方地表产生溜滑裂隙,并逐渐发展,形成沿土石界面的浅层工程滑坡,在滑坡段地表综合整治施工中采用袖阀管注浆对该滑坡体一定范围内的围岩进行注浆加固。随着工程技术的发展,袖阀管注浆技术的应用范围取得了进一步的拓展,文章结合工程实践介绍了袖阀管注浆技术在浅埋滑坡坍方地段加固围岩的应用情况。     

袖阀管注浆工艺在破碎带地层加固中的应用

以广深港客运专线狮子洋隧道工程为实例，介绍一种新型注浆施工工艺，处在破碎带地层施工中地表深层岩体加固注浆方法。注浆恢复了破碎岩层的稳定性，为盾构掘进顺利施工奠定了基础。工程实践证明：根据岩体内部结构和工程目的确定注浆材料和工艺技术参数，是改变工程破碎岩层内部结构，提高岩层稳定性的有效手段。     

深浅孔-高低压耦合注浆加固机理与应用

以王家岭煤矿20101工作面胶带巷破碎围岩加固为工程背景,利用数值仿真软件COMSOL Multiphysics建立围岩注浆加固的流固耦合模型,确定工程中深浅孔-高低压耦合注浆加固的合理注浆压力.建立平面裂隙岩体模型,揭示耦合注浆加固的作用机理,分析深浅孔-高低压耦合注浆加固与普通注浆加固的不同支护效果;对使用耦合注浆加固的实际工程进行监测分析.针对20101工作面胶带巷开采过程中所面临的超前来压作用下破碎围岩加固的工程问题,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对原支护方式与深浅孔-高低压耦合注浆加固方式的支护效果进行对比分析.结果表明:耦合注浆加固能够更好地控制围岩变形和维持巷道安全.     

裂隙岩体中隧道变形破坏的节理有限元模拟计算

裂隙岩体是地下工程施工中经常遇到的一类岩体,研究其变形和破坏机理是工程安全施工的保证。以天平线关山隧道工程为例,采用基于修正Goodman单元的节理网络有限元法,将裂隙岩体看作由岩块和节理、裂隙组成的二元结构,其中岩块和节理、裂隙分别采用线性Mohr-Coulomb强度准则和非线性Barton-Bandis剪切强度准则。通过有限元软件Phase~2模拟分析了隧道开挖过程中裂隙岩体的变形破坏特点以及不同工况下隧道拱顶的沉降量,并讨论了Barton-Bandis准则中节理粗糙程度(J_(RC))的取值对围岩稳定性的影响。研究方法为裂隙岩体的数值计算提供了新手段,节理粗糙度(J_(RC))的反演结果能为支护设计和加固措施提供参考依据。     

论省道203线公路观音岐隧道工程左线隧道富水破碎带注浆施工要点

隧道富水断层破碎带施工中,由于采用了径向裂隙双液注浆固结堵水技术,在高水压、大水量、岩体极度破碎的条件下,获得了理想的效果,防止了地下水流失,保住了水源。针对省道203线公路隧道工程左线隧道在设计参数的选取,注浆施工工艺、关键技术的突破、注浆效果等方面做了较详细的阐述。     

绿木寨隧道碳质页岩段塌方整治施工技术

本文介绍了在碳质页岩隧道出现塌方时,通过地表加固和隧道内长大管棚注浆,来达到内外兼治的目的,用超前小导管注浆配合,重新开挖隧道塌体,以求对隧道塌方综合治理,保证施工及运营安全,并着重论述了不同岩体条件下的注浆技术及塌方体内大管棚安装技术,为类似地质条件下的施工提供借鉴和参考。     

隧道管棚注浆超前支护在特殊条件下的应用

对超前管棚注浆支护在破碎地层大跨度隧道开挖中的加固机理及应用进行了分析,通过对某隧道采取超前管棚注浆预加固防护措施前后,隧道在施工中的受力、变形情况的有限元模拟分析,得出在不良地层地质条件及大跨度隧道施工过程中采用管棚注浆法能显著改善地层的物理力学性质,提高松软地层的整体性,减小隧道施工过程中的预应力集中,从而达到增强隧道自身整体稳定性的结论.     

基于紫外图像的隧道岩体样本节理裂隙二维面积及三维体积估计

通过对隧道施工断面的岩体裂隙发育程度的量化测量,实现对隧道断面内部岩体的节理裂隙量化评价,对隧道施工安全和维护进行决策支持;结合计算机图像处理技术,提出了一种基于紫外图像的施工样本岩体裂隙测量的方法。采用该方法对获取的施工岩体节理裂隙样本浇灌环氧树脂液体,并将其做成固定厚度(18mm)的切片,建立岩体节理裂隙特征模型,使用最佳匹配搜索特征方法自动确定节理裂隙区域,利用紫外线光对切片进行照射并获取样本岩体裂隙的紫外图像;最后通过图像处理技术对样本裂隙图像进行处理,对施工岩体样本的节理裂隙二维面积和三维体积精确估计。对19个岩体样本(100多幅紫外图像和100多幅可见光图像)进行采样试验,并进行数据分析。研究结果表明:该算法的准确度和事实性达到预期;该方法可以通过对岩体样本细微的节理裂隙密度和孔隙度的计算估计,实现对节理裂隙二维面积和三维体积的有效测量;通过测量估计节理裂隙的相关信息,获取较为精确的岩体样本节理裂隙的面积和体积。该方法可应用于各类公路及铁路隧道施工中的施工面岩体节理裂隙检测与测量,有助于工程技术人员选择安全合理的施工方案。     

基于流固耦合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析

隧道穿越富水断层破碎带常发生突涌水及围岩变形失稳等地质灾害,帷幕注浆是治理隧道断层破碎带的有效方法,通过帷幕注浆在隧道周边形成注浆加固圈,降低围岩渗透能力,提高隧道周边围岩强度。为确定合理的注浆加固圈参数,提高注浆加固效果,基于流固耦合理论对隧道周边渗流场、应力场和位移场进行了数值模拟,分析了不同加固圈参数对隧道涌水及变形规律的影响。研究结果表明：随着注浆加固圈厚度的增加,隧道涌水量和变形量均减少,但当加固圈厚度大于一定值时,涌水量及变形量变化均趋于平缓。根据数值模拟结果得出最合理的注浆加固参数并指导工程设计,研究结果对于完善帷幕注浆理论和指导类似工程注浆设计具有一定的借鉴意义。     

盾构隧道下穿砌体结构的洞内深孔注浆加固参数分析

以盾构隧道下穿砌体结构房屋为背景,以墙体最大拉应力增量为评价指标,分析洞内深孔注浆加固技术中径向加固半径、建筑物前后加固范围和隧道断面加固范围这3个主要技术参数在盾构隧道下穿砌体结构过程中对砌体结构的影响,并采用正交试验方法,确定主要技术参数影响洞内深孔注浆加固效果的主次顺序.结果表明：洞内深孔注浆技术可以对隧道周围的地层进行有效加固,减少盾构隧道施工对上部砌体结构房屋的扰动;对隧道周围进行全断面注浆时,加固效果最好;径向加固半径超过5m,建筑物前后加固范围超过1.5倍隧道直径时,注浆加固效果不再明显;在影响洞内深孔注浆加固效果的主要技术参数中,隧道断面加固范围对加固效果的影响最大,其次为径向加固半径,影响最小的为建筑物前后加固范围.     

安龙铺隧道进出口浅埋段塌方处理方案

以安龙铺隧道为例,分析影响隧道开挖的工程地质条件、地下水对隧道主体结构的不利影响、地表注浆加固岩体的设计与施工,总结隧道进出口浅埋段施工应注意的事项及塌方后相应的处理措施.