正盘台隧道超前帷幕注浆合理范围

富水隧道开挖易引起突涌水、掌子面失稳和支护结构位移过大等问题,采用帷幕注浆可加固围岩并止水,进而保障隧道施工安全。为寻求合理超前帷幕注浆范围,本文依托京张铁路正盘台隧道实际,通过FLAC3D数值模拟手段建立了渗流场与应力场的耦合模型,研究深埋富水段隧道超前帷幕不同注浆范围对围岩稳定性和渗流规律的影响,从而指导工程实践。研究表明：全断面帷幕注浆和全周边注浆可较好满足正盘台隧道不同渗水段安全需求。     

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。     

穿越断层破碎带隧洞注浆范围研究

以福建龙津溪引水隧洞工程为背景,隧洞在穿越断层破碎带时,在设计注浆条件下,存在着严重掌子面渗水的施工地质灾害。鉴于此,利用FLAC3D、ANSYS等数值模拟软件进行了各注浆工况下的渗水机理分析,综合比选获得最佳的施工注浆参数和注浆范围。得出了如下结论:1注浆圈厚度越大,掌子面处最大渗流速度越小;当注浆圈厚度大于3 m时,渗流速度的减幅不明显;2注浆长度越大,掌子面处最大渗流速度越小;当注浆长度大于9 m时,渗流速度的减幅不明显;3隧洞在穿越断层时,掌子面处渗流速度明显增大,施工时应多加注意。研究结论表明:分段高压注浆增强了隧洞掌子面的稳定性,使隧洞的开挖过程更加安全。     

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。     

大平矿副井井筒壁后注浆堵水技术

大平矿副井井筒壁后注浆,分段施工采用水泥、水玻璃双液浆及深浅孔相结合的布孔方式,注浆堵水率达到91.7%,取得了良好效果及经济效益,解决了大平矿区砂砾及砂岩段涌水治理难题,为立井筒壁后注浆施工积累了经验。     

流固耦合作用下富水深埋隧道帷幕注浆力学模型

富水隧道的施工中往往采用帷幕注浆法对围岩进行堵水加固,需准确获取富水深埋隧道帷幕注浆法加固后隧道围岩的位移场与应力场大小;基于流固耦合理论,建立隧道注浆帷幕力学模型,推导了围岩位移与有效应力的解析式;以大瑞铁路某富水深埋隧道为工程背景,采用建立的力学模型计算了6种加固方案,并分析了围岩剪切模量和弹性系数对位移场与应力场变化的影响;通过与有限元数值模拟结果以及现场监测结果对比,验证所建立力学模型的准确性。研究结果表明：所建立的力学模型可较为准确地计算帷幕注浆法施工的隧道围岩位移与有效应力;较大的剪切模量和弹性系数可抑制围岩位移,但会增大围岩的径向和环向有效应力。     

中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破技术： 以滇中引水工程玉溪段隧洞为例

白云岩砂化是白云岩分布区一种特殊的岩溶地质现象,中等砂化白云岩岩体呈块状破碎结构,爆破以及超欠挖控制难度很大。为降低施工风险,减少超挖超耗,依托滇中引水工程扯那苴隧洞前段,开展了中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破参数优化研究。采用LS-DYNA软件,建立了砂化白云岩周边孔爆破模型,研究了不同光面爆破参数对岩体爆破裂纹扩展的影响,通过不同工况下的对比研究,提出了适用于中等砂化白云岩的光面爆破设计参数的合理取值范围。结果表明：周边孔间距取30～70 cm、径向不耦合系数小于2.6、最小抵抗线距离取30～60 cm、周边孔密集系数介于0.6～1.3时,爆破效果良好。在此基础上,总结形成了相应的控制爆破技术,施工效果与数值模拟结果吻合较好。     

软弱破碎围岩隧道洞口段大变形处治数值模拟

为研究软弱破碎围岩隧道洞口段大变形的治理方法,以临吉高速公路松卜岭隧道洞口段为工程背景,采用弹塑性有限元方法对隧道洞口段处置方案进行数值模拟,结合现场实测监控数据,对处治结果进行分析评价。结果表明:该隧道所处地层围岩软弱破碎稳定性差,加之地形浅埋偏压,导致进洞施工下沉量过大。临时仰拱和设置双液注浆小导管共同作用连接纵向钢拱架,可有效改善围岩变形提高支护能力,防止坍塌事故发生,并为同类相似工程提供参考。     

渗透力对新奥法隧道掌子面稳定性的影响

因实际掌子面没有支护力,用支护力反映新奥法隧道掌子面稳定性存在缺陷,为此,提出用虚拟支护力表示。在分析渗流场基础上,结合强度折减法和极限分析上限法,推导存在渗透力的掌子面稳定安全系数公式,并应用于实际隧道工程;分析水位高度、帷幕注浆长度等参数对渗透力与掌子面稳定性影响的规律;最后对孔隙水压力与渗透力进行计算。研究结果表明:随着水位升高,单位平均渗透力增大,掌子面安全系数呈负指数降低;若仅考虑水平渗透力而忽略竖向渗透力,则所得结果偏不安全;帷幕注浆的安全系数比无注浆时的高,但渗透力比无注浆的大;随着掌子面前方帷幕注浆长度增加,水平渗透力减小,而竖向渗透力增加,安全系数略微减小;减小台阶开挖高度,可以提高掌子面的稳定性;随着黏聚力和内摩擦角增大,掌子面稳定安全系数提高,但增加梯度减小。     

砂柱微生物注浆的水力渗透性质试验研究

为了有效实现防渗堵漏,对砂柱微生物注浆的水力渗透性质进行试验研究。砂柱微生物注浆采用巴氏芽孢杆菌菌种,向试验装置中注入胶结液与菌液,静置完成微生物注浆。对实际工程问题物理模型进行简化处理,构造满足工程特性的数学模型,对模型赋予参数、初始条件及边界条件,为砂柱微生物注浆水利渗透性质试验提供依据。构造均质高孔隙率砂岩非稳定达西渗流数学模型,计算可体现砂柱微生物注浆水力渗透性质的孔隙率与渗透率。将已有实验结果和数值模拟结果进行比较,对数值模型合理性进行验证。通过观察孔隙率与渗透率对砂柱微生物注浆的水利渗透性质进行试验分析。结果发现,砂柱微生物注浆可降低砂柱孔隙率与渗透率,提高砂土水力渗透性质。     

水布垭大坝左岸岩溶发育规律及渗透性分析

利用水布垭大坝左岸山体灌浆平硐现场的调查结果,对防渗帷幕线剖面不同高程灌浆平硐的面溶蚀率和最大溶蚀洞径进行分区统计分析,获得了防渗帷幕线剖面岩体溶蚀特性．在此基础上,结合区域地质资料和地貌资料,得出大坝左岸山体岩溶发育规律．左岸山体岩溶发育在垂直方向从上到下逐渐减弱,水平方向从远河岸端向近河岸端逐渐增强,存在集中发育区并受岩层面控制等．最后对山体的渗透性进行了探讨,提出帷幕工程优化的初步建议。对大型溶蚀洞穴系统进行封堵后,帷幕灌浆时应对不同地区分别对待,有些地带可以简化帷幕施工,甚至可以不进行帷幕施工。     

浅埋暗挖隧道双液注浆加固数值模拟分析

二重管无收缩双液注浆技术(WSS)是浅埋暗挖含水砂层隧道施工中的一种有效的预加固技术。文章研究了该技术在浅埋含水砂层隧道开挖中的加固机理,以广州地铁5号线珠江新城至猎德段隧道为例,利用三维有限差分软件对隧道开挖后的变形情况及塑性区进行模拟,分析了有无预加固措施对拱顶地面沉降的影响,认为二重管无收缩双液注浆技术能有效地控制含水砂层围岩的变形和地表沉降,减少隧道初期支护的变形和受力,以保证施工的安全;同时,也进一步论证了有限差分程序FLAC 3D在实际隧道工程分析中的适用性。     

基于螺栓接头受力性能的盾尾注浆压力控制

对采用螺栓接头的管片,管片间接头主要靠两种效应,即端面摩擦效应及螺栓抗剪效应,来平衡注浆压力对管片接头的剪切,认为端面摩擦效应主要在管片发生相对位移前发生作用,之后则螺栓抗剪效应是主要的.通过引入等效空隙率替代土体本身的空隙率来考虑建筑间隙的影响,对盾尾注浆情况下因注浆而对管片造成的压力进行了理论推导,得到注浆对管片产生的压力计算式.结果表明:注浆对管片产生的压力,随注浆时间的增长、注浆压力的增大而增大.将接头螺栓的抗剪效应与注浆对管片产生的压力结合起来,据接头螺栓的剪切破坏条件来控制注浆压力和注浆时间,即在求得注浆压力产生的螺栓剪应力前提下,要求该剪应力小于螺栓的许用剪应力,从而实现对注浆压力及注浆时间的控制.     

富水全强风化花岗岩隧道突水突泥灾害机制与帷幕注浆技术

为研究富水全强风化花岗岩隧道突水突泥灾害机制与帷幕注浆技术,以广西均昌隧道富水全强风化花岗岩地段突水突泥灾害处治实践为例,对隧道突水水泥灾害特征、诱发机制及防治措施进行深入研究分析。结果表明：富水全强风化花岗岩隧道突水突泥灾害突发性强,演变速度快,次生灾害严重,影响范围大;隧道突水突泥灾害的孕险环境因素有长条状谷地汇水负地形、水资源丰富、导水通道发育、岩层水稳定性差,而超前勘探工作不充分、注浆效果不到位及施工扰动是灾害的主要致灾因子,岩体受地下水浸泡软化,岩层在静水压力作用下被击穿,掌子面发生局部渗流失稳,形成突水通道,渗流转变为管道流,形成突泥通道,在静水压力和动水冲刷的共同作用下迅速演化发展成突水突泥灾害,同时引发地表塌陷、河流断流、池塘干涸等次生灾害;通过修正帷幕注浆参数,隧道注浆治理段开挖面整体稳定性显著增强,稳定渗流量减少53.78%~80.19%,对隧道堵水加固效果明显,能有效防治了突水突泥灾害,确保工程施工安全,缩短建设工期,增大工程效益。研究成果对全强风化花岗岩隧道防治突水突泥灾害具有一定指导意义。     

盾构隧道壁后空洞注浆对管片受力特性的影响

为研究盾构隧道壁后空洞注浆浆液的扩散机理及其对管片受力的影响规律,基于修正达西定律对黏性土中浆液的扩散半径和管片产生的压力计算公式进行了推导,并以西安地铁某区间隧道涌水事故为依托,利用推导的注浆压力公式,采用地层-结构模型得到了管片壁后空洞注浆部位及注浆压力对管片受力的影响规律。结果表明:同一注浆位置,当注浆压力不断降低时,管片的轴力值、弯矩值以及管片上浮呈不断降低的趋势;除了控制截面有稍微旋转之外,设计工况下的管片轴力值、弯矩值与模拟过程中注浆压力为0.3 MPa时的情况相近,注浆压力超过0.9MPa时,结构产生明显的偏压,甚至出现管片裂缝以及结构破损;不同注浆部位施加相同注浆压力时,当注浆位置为隧道顶部和底部时,管片的力学形态发生了较大的变化,特别是弯矩值,增加幅度可达1.5~2倍,隧道侧面注浆使弯矩分布发生一定程度的旋转,甚至反转。     

断层破碎带隧道围岩敏感性及沉降控制分析

为探明施工隧道穿越断层破碎带时何种断层形态对围岩稳定性影响最为显著,以绵九高速公路五里坡隧道不同断层形态为例,采用三因素四水平数值模拟正交试验对围岩敏感性分析。此外,为避免隧道开挖至断层破碎带时围岩发生较大变形及破坏,保证隧道施工过程安全,对断层的响应特性进行概括,需对断层段围岩注浆加固提高其稳定性。最后,对注浆加固圈厚度分别为：0m、1m、2m、3m的断层段隧道施工过程进行FLAC 3D三维模拟,采用位移控制率均值K对隧道断层及前后段整个区段的围岩控制效果进行定量评价。结果表明：1）断层倾向在各水平条件下变化时,拱顶沉降和边墙位移基本不发生改变,其余两因素对隧道拱顶沉降和边墙位移的影响程度分别为：断层厚度＞断层倾角、断层倾角＞断层厚度。2）注浆加固圈厚度由0m递增至3m时,隧道轴向位移和塑性区面积依次减少,但注浆加固效果也明显下降。3）通过围岩控制率k定量分析注浆加固对位移的控制效果,断层前后段的位移控制率均小于断层处。可见,在既能保证工程安全,又能减少注浆的使用,加固圈为2m时效果最好。     

软流塑淤泥质粉质黏土地层注浆加固试验研究

为了解决高水位软流塑淤泥质粉质黏土地层的浅埋暗挖地铁区间隧道施工技术难点,提出了该地层采用大管棚加小导管支护全断面或局部断面注浆加固施工方法.在6种不同水灰质量比的水泥品种中加入不同质量分数的水玻璃,对其净浆抗压强度、初凝时间、流动性等进行考核;同时对所选定的配比进行固结体强度试验,试验不同配方的浆材对软流塑淤泥质粉质...     

坝基最优帷幕灌浆区厚度研究

采用一维渗流理论分析了设置帷幕灌浆时闸坝地基面的水头分布,进而分析了帷幕灌浆各参数对地基面渗透压力的影响,从降低渗透压力的角度提出了最佳帷幕灌浆区厚度的理论,并采用二维渗流模型及有限元数值方法进行了验证