砂砾石土灌浆防渗效果定量评价试验研究

通过设计试验,将不同水灰比的水泥浆液灌入到不同孔隙比的砂砾石地层中,并通过室内压水试验对结石体的防渗效果进行了检测．试验结果显示,水灰比和孔隙比对砂石料结石体渗透系数的影响并不明显,只要砂料的孔隙被凝胶体充满,地层的渗透性状就得到了同样的改善,砂石料结石体的渗透系数可达10。-10。cm／s．而沿结石体扩散半径方向上末段的部位未被水泥浆完全充满,防渗性能较前端有所下降．为使灌浆帷幕充分发挥防渗效果,建议现场施工时使钻孔帷幕留取一定搭接量,搭接量可为最大扩散半径的10％～20％．     

黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能研究

为了研究黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能,开发了一套室内富水岩溶浆液结石体渗透系数测试装置.通过室内试验,模拟了不同注浆参数和地层排水速度下黏土固化浆液充填富水岩溶的注浆过程,得到了浆液结石体的完整试样,测得了岩溶水养护下试样的渗透系数.试验结果表明:黏土固化浆液具有良好的加固防渗性能,岩溶水养护下28d渗透系数可达1×10-6 cm/s,完全满足富水岩溶充填注浆防渗设计要求;各因素对结石体渗透系数影响程度依次为注浆压力、浆液水固比、地层排水速度,且结石体渗透系数与浆液水固比、地层排水速度呈正相关关系,与注浆压力呈负相关关系.对于实际注浆工程,在地层排水速度一定的情况下,可通过调节注浆压力、优化浆液水固比等方式,来获得较优的结石体抗渗性能.通过电子显微镜扫描进行微观分析可知:微观结构上的差异与宏观结石体渗透系数的变化规律一致,随着注浆压力的增大,颗粒间间距逐渐减小,结石体电镜结构形态依次表现为松散絮状、松散片状、较密实团状及密实板状,结石体密实度进一步提高.     

砂砾石层中浆液渗透扩散现场模拟试验研究

采用现场大型模拟试验平台进行原位模拟灌浆试验,利用试验得到的数据结果,运用多元回归分析法,得出了浆液扩散半径与灌浆压力、浆液水灰比之间的关系．模拟灌浆试验结果应用表明：统计分析所得公式计算结果与实际灌浆工程开挖检查测得的浆液扩散半径非常接近,说明此公式对于实际灌浆工程具有一定的指导作用．     

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。     

灌浆工艺对土层预应力锚杆承载力的影响

灌浆工艺是影响土层预应力锚杆承载力的一个重要因素。通过对高压灌浆浆液扩散过程及灌浆结石体强度增长机理的分析研究，并结合现场土层预应力锚杆试验，认识到高压灌浆工艺能从根本上改良土体的物理化学性质，从而在灌浆范围内产生一种新的介质，达到显著提高土层预应力锚杆承载能力的目的。     

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.     

矿粉掺量对膨胀稳定性浆液性能的影响

为解决普通水泥浆液析水率高、结石体体积收缩的问题,首先,以普通水泥浆液为基础,通过掺加膨润土和外加剂配制出一种膨胀稳定性浆液,进而掺加矿粉等量替代水泥;然后,分析矿粉掺量对浆液析水率、流动度、凝结时间以及结石体抗压强度、膨胀性、抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律;最后,采用XRD和SEM方法分析矿粉对浆液水化产物以及结石体微观结构特征的影响。研究结果表明：掺加矿粉不仅能保证浆液稳定性,而且能有效提高浆液的流动度和胶凝时间,有利于浆液在地层中的注入与扩散;掺加矿粉能够明显提升结石体强度和抗硫酸盐侵蚀能力,且当矿粉掺量比为45%时,提升效果最明显,而结石体自由膨胀率明显下降。随矿粉掺量增大,结石体内钙矾石衍射峰降低且数量减少,表明矿粉不利于结石体膨胀性的发挥;二氧化硅衍射峰随龄期增长而降低,矿粉掺量比为60%时,结石体内仍可见矿粉颗粒,表明矿粉活性随养护龄期增长而逐渐激发,但掺量过大时,矿粉无法完全反应,导致结石体强度增幅减小。掺加矿粉有利于提升膨胀稳定性浆液可注性、强度与抗侵蚀能力,但不利于发挥其膨胀性。     

水泥-粘土稳定浆液的试验研究

针对两个大型水利灌浆工程对低粘度稳定性浆液的要求,对水泥-粘土浆液进行了优选试验和单因素对比试验,得到了两个优选配方.研究了水灰比、减水剂加量和粘土加量三个单因素对浆液析水量、初凝时间、终凝时间的影响,得到了各因素的适用加量范围,阐明了一些有意义的结论.     

制浆工艺对浆液结石体力学性能的影响

以1∶25烧料礓石改性土为制浆原材料,研究水灰比、土体初始含水率、搅浆速度、搅浆时间和二次搅浆时间间隔等制浆工艺对浆液结石体力学性能的影响,分析不同制浆工艺试样在浸水和冻融循环工况下的强度变化.结果表明,制浆工艺会显著影响浆液结石体的微观结构,进而影响结石体的力学性质,浸水和冻融循环工况使得浆液结石体力学性能急剧下降,两种工况下试样强度随制浆工艺的变化趋势与原状试样的变化趋势基本一致.分析了主要影响浆液结石体力学性质的关键因子,优化了制浆工艺.     

盾构隧道壁后注浆浆液时变半球面扩散模型

在假定注浆浆液为粘度时变性流体且浆液沿半球面扩散的前提下,应用达西定律对盾构管片注浆扩散半径及浆液对管片产生的压力进行了理论推导,得到了浆液扩散半径及对管片产生的压力的计算式.通过具体实例,对比分析了考虑浆液粘度时变性和不考虑浆液粘度时变性2种条件下注浆压力、注浆时间、浆液初始粘度、土体渗透系数对浆液扩散半径及浆液压力的影响,得到了浆液压力的分布形式.分析结果表明,注浆压力和土体渗透系数较大且注浆时间较长时,浆液的粘度时变性对浆液扩散范围和压力的影响显著;可通过调整注浆压力、注浆时间、浆液特性来调整注浆效果.     

烧料礓石拌合遗址土浆液结石体室内试验研究

为研究烧料礓石作为土遗址灌浆材料的可行性,以烧料礓石为灌浆基料,夏官营遗址土为拌合料,对烧料礓石浆液结石体试样进行物理性质、水理性质等室内试验。研究结果表明:拌合烧料礓石后,结石体粉粒增加、黏粒减少,砂粒变化不大;与拌合石英砂结石体相比,烧料礓石浆液结石体结构更致密,失水速度更慢;结石体具有很小的收缩率,其界限含水率有所增加,提高了土体的可塑性;结石体渗透系数小,耐崩解性能较强;烧料礓石内部组分与土粒、水分产生反应,使结石体的物理、水理性质发生了一定改变;结石体结构稳定、整体性好,且耐雨蚀能力强,是一种合适的土遗址灌浆材料。试验结果为烧料礓石应用于土遗址保护加固工程提供依据,施工时可根据裂隙灌浆需要优选使用。     

充填体强度影响因素及组合预测模型

水灰比、堆积密实度和比表面积是充填体强度的重要影响因素,但有关各因素对强度影响显著性的研究较少,为此通过3因素5水平正交试验,分别对龄期为3 d,7 d和28 d的试块开展单轴抗压强度试验.对试验结果进行方差分析,获得不同龄期各因素F统计值比(水灰比:堆积密实度:比表面积):3d为698.404:26.148:0.91...     

煤矿开采覆岩离层注浆浆液配比优化试验研究

覆岩离层注浆充填技术是一种煤矿绿色开采新技术,能有效控制离层上方的地表沉陷,对保护地表建筑物安全及生态环境稳定具有重要意义。为了探究离层注浆浆液最优配比,选取水固比、固相比、水玻璃掺量和悬浮剂掺量4个浆液性质的主要影响因素,采用正交试验和单因素试验的方法探究各因素对浆液的相对密度、黏度、析水率和结石率的影响。试验结果表明,水固比是控制浆液性质的主控因素。其他影响因素中,固相比对黏度影响较大,水玻璃掺量对析水率、结石率影响较大。单因素实验中,各电厂粉煤灰浆液随水固比减小,浆液析水率减小,结石率增加,黏度增加,即浆液中粉煤灰质量比越大,浆液稳定性和填充效果越好,但扩散半径越小。随着水固比减小,达到某一水固比值后,浆液黏度将显著增大。不同电厂粉煤灰浆液性质不相同,因此在注浆前对拟用粉煤灰进行试配是必要的。     

纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题，通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性，采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明：硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性，最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大，且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显，最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时，结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加，硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱；纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应，与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)并使微观形貌更加致密，使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高；纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C—S—H提供成核位点促进水化反应，提高水泥基材料性能。     

深立井地面注浆浆液渗流规律数值模拟与应用

为研究深立井基岩段地面预注浆浆液渗流规律,以淮南某矿改扩建工程第二副井基岩段地面预注浆工程作为研究对象,将浆液裂隙流等效为多孔介质渗流,建立考虑注浆压力与岩石变形耦合效应的流固耦合注浆模型,运用数值模拟方法,分析裂隙基岩段地面预注浆浆液扩散半径和注浆压力与岩石渗透系数之间的关系。结果表明在其他因素保持不变的情况下,多孔注浆注入浆液量和浆液的扩散半径随注浆压力和渗透系数的增加而逐渐增加。揭示深立井裂隙基岩段地面预注浆浆液渗流规律,并成功应用于工程实践,为今后类似工程注浆参数设计与优化提供了参考。     

改性水泥-水玻璃注浆材料防渗性能试验研究

为了使水泥-水玻璃注浆材料在注浆中得到更广泛的应用,通过室内配比试验和扫描电镜分析对5%膨润土掺量下水泥-水玻璃体积比和粉煤灰掺量对水泥-水玻璃(C-S)浆液性质的影响进行研究,并开展现场试验对该改性浆液的防渗性能进行了研究。结果表明:(1)改性C-S双液的凝胶时间有所延长,且凝胶时间随着C-S体积比的增大而缩短、粉煤灰掺量的增大而延长;(2)浆液结石体的抗压强度和抗折强度都随C-S体积比的增大都呈现先增大后减小的趋势并在体积比约为2时达到最大,浆液结石体的抗压强度随粉煤灰掺量的增大而降低,结石体7 d抗折强度随着粉煤灰掺量的增加先增加后减小,试验条件下,粉煤灰掺量为25%取得最大抗折强度;(3)通过扫描电镜对结石体微观结构分析得出,粉煤灰掺量为25%、C-S体积比为2的配比下水泥的水化反应最充分,粉煤灰的微集料反应发挥最佳;(4)通过现场防渗试验验证了研发浆液材料的防渗性能满足规范要求。改性C-S浆液较好地结合了几种材料的优点,建议采用的材料配比为25%粉煤灰、5%膨润土、70%水泥,C-S体积比为2。     

基于地基处理铁尾矿再生混凝土的工作性能与力学性能预测模型

为了充分二次开发铁尾矿和建筑废料在地基处理工程的价值,以铁尾矿再生混凝土的工作性能和力学性能为研究切入点,进行单因素试验。在此试验结果的基础上,进行二次正交组合试验设计,开展多因素交互作用下铁尾矿再生混凝土的坍落度试验和抗压强度试验。建立基于地基处理抗压强度和坍落度的预测模型,并采用SPSS软件对各因素显著性模型进行逐步回归分析,明确铁尾矿再生混凝土抗压强度和坍落度各因素影响的权重关系。研究结果表明:水灰比和附加水量对铁尾矿再生混凝土抗压强度起抑制性作用,铁尾矿掺量对抗压强度的影响呈现先降低后升高的趋势;同时铁尾矿再生混凝土的坍落度受铁尾矿掺量,水灰比和附加水量的影响较为明显;并且当铁尾矿掺量达到100%,附加用水量超过60%时,其坍落度不在控制范围之内。铁尾矿再生混凝土抗压强度影响因素的权重依次为水灰比x_2(2.613)、附加水量x_3(1.422)、x_2~2(1.171)、x_1~2(0.846)、铁尾矿掺量x_1(0.623)、铁尾矿与附加水量的交互作用x_1x_3(0.432);坍落度影响权重依次为:附加水量x_3(11.360)、水灰比x_2(6.482)、铁尾矿掺量x_1(5.106)、x_3~2(3.867)。     

孔隙介质水泥浆液渗透注浆有效扩散距离试验研究

为分析渗滤效应对注浆效果的影响机制以及有效扩散距离的计算,首先研制"一维渗透有机玻璃分段拼接式注浆管系统"。然后以碎砾石和水泥浆液为例,考虑孔隙率、水灰比、注浆压力和注浆时间这4个主要影响因素进行正交试验设计,研究不同水灰比浆液在不同孔隙率、注浆压力和注浆时间下的扩散规律。分别得到不同试验组合的真实扩散距离和有效扩散距离,以及有效扩散距离与这4个因素之间的函数关系式,并与既有理论计算模型进行对比。最后简要分析渗滤效应的影响机制,并对既有理论模型进行探讨。研究结果表明:渗滤效应具有明显的时空效应,它与渗流时间、扩散距离有关。注浆口附近一定距离内的渗滤效应更为明显,对浆液渗透起着关键性作用,特别是决定难以注入时间。有效扩散距离与4个影响因素的函数关系符合幂函数数学模型,基于试验的有效扩散距离计算结果相对比较合理,可为多孔岩土体或人工填筑层介质注浆工程的科学设计和施工提供依据。     

基于正交试验的有机质浸染砂配合比的设计与研究

海湾相有机质浸染砂普遍存在于我国东南部沿海地区以及海南岛,由于其特殊的存在形式,严重影响了该区域的工程建设与经济发展.因此,为了找出影响水泥土强度的主要因素和优选出不同强度的水泥土配合比,本研究利用正交试验设计有机质浸染砂-水泥土配合比进行了试验与研究,同时采用极差分析、方差分析与直观分析方法对试验数据进行了计算和整理,结果表明:有机质浸染砂-水泥土抗压强度的主要影响因素有掺合料种类、水泥掺入比和水灰比等;影响抗压强度的各因素主次顺序为:掺合料种类→水泥掺入比→水灰比;掺合料种类对强度的影响特别显著,水泥掺入比对其亦有显著影响,而水灰比则仅有一定的影响,最终经优化选取的有机质浸染砂-水泥土配合比具有良好的复现性,可供实际工程使用.     

高水头条件下管道裂隙浆液封堵机制试验研究

针对高水头下管道裂隙浆液留存率低、封堵效果差的问题,通过自主设计的可视化动水注浆试验平台,开展了高水头管道裂隙注浆封堵试验研究,探讨了影响管道裂隙浆液封堵的主次因素,揭示了水灰比、注浆压力及动水流速对水泥浆液封堵效果的影响。研究结果表明:影响高水头管道裂隙浆液封堵沉积厚度及逆向扩散距离的因素依次为动水流速、水灰比、注浆压力;在合理水灰比条件下,浆液沉积厚度及逆向扩散距离随注浆压力增大而单调递增;浆液逆向扩散距离相比沉积厚度对动水流速变化更加敏感。