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。     

非均质断层介质单双液加固特性对比

使用永莲隧道F2断层介质,预置单一结构面,基于不同结构面角度、水泥单液浆水灰比和注浆压力开展正交试验.试验表明:注浆压力、土压力和渗透压力均呈波动上升规律,但土压力和渗透压力相对较小;结构面α=0°、45°和90°试样在注浆后强度分别提升了189%,200%和64%,结构面α=45°试样加固前后强度均较低;应力-应变曲线显示,当应变达到0.015~0.04时,应力达到峰值;通过极差分析,本次试验条件下结构面角度是影响试样抗压强度的主控因素,其次为浆液水灰比,注浆压力影响最小;浆液充填结构面并劈裂断层介质形成的大尺寸浆脉发挥骨架效应,对加固体破坏产生控制性作用;揭示了水泥单液浆对于含结构面断层介质的充填、挤密和劈裂联合加固型式.从加固型式、加固效果和主控加固因素3个方面对比了水泥单液浆和C-S双液浆对于断层介质的加固特性.单液浆形成的浆脉尺寸更大;当α=0°和90°时,单液浆加固效果更佳,而α=45°时,双液浆加固效果更优.与单液浆不同,双液浆的主控因素为浆液配比.基于试验结论为注浆设计和施工提出了4条指导性建议.     

全风化花岗岩富水地层注浆治理研究与应用

研究不同水压条件下疏水降压对全风化花岗岩富水地层注浆模拟加固效果的影响,分析1 MPa水压条件下土体中浆脉分布及被注试样抗压、抗崩解特性规律,并将研究结果应用于广西岑水高速均昌隧道地下工程建设中,建立基于地层密度、含水率、颗粒级配、富水区水压等信息特征的理想疏水降压判据。研究结果表明:在不同水压条件下,随着疏水降压的增大,注浆量增多,浆脉呈现由局部细小构型过渡到复杂分支-网络构型再到单一粗大或平行构型的分布特点;土体压密区试样的抗压强度及水稳特性均随着疏水降压的增大而增高,与疏水降压呈正相关关系;当疏水降压为30%时,分支-网络型浆脉对土体起到压密和骨架支撑双重挤密作用,大幅度提高压密区试样抗压强度及水稳特性的增长速率。     

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。     

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.     

基于颗粒流方法的土体压密注浆细观机理

为揭示高压注浆过程中浆液的扩散规律与压密效果,运用颗粒流方法对不同注浆压力、不同土体黏结力、不同土体摩擦因数下浆泡半径以及注浆效果的细观规律和机理进行分析。采用颗粒流fish语言建立注浆过程模型,采用伺服机制施加不同注浆压力模拟注浆过程。研究结果表明:随着注浆压力增大,注浆点周围的土体不断被压缩,孔隙率变小,且0.5 m内土体最易受影响,变形速率最快;与此同时,注浆压力增大,周围土体的附加应力不断增加;对于特定的土体条件,都存在1个最佳注浆压力;土体颗粒之间的黏结力对于浆液扩散的影响较大;土体黏结力较小时,注浆后浆泡半径随注浆压力增大变化明显,但当黏结力较大时,浆泡尺寸基本不随注浆压力变化,即土体黏结力较大时,压密注浆效果大大削弱;土体颗粒之间摩擦因数的变化对注浆效果影响不大。     

全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象,压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果,以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标,通过开展室内试验,获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律,建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明：通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量,高注浆压力作用下,地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时,加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时,加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致,地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析,给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值,注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定,所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。     

高填方路堤软弱区域爆破挤密技术

 为了解决在传统高填方路堤加固工程投资巨大且加固效果不好的问题,提出了爆破挤密技术对路堤进行处理。炸药在土中爆炸结束后,形成的地下爆腔对周围土体产生挤密作用,只需对腔体内逐层填料并压实即可实现高填方路堤的加固过程。通过对9 组不同工况下的试验模型进行研究,分析不同含水率和不同压实度下的爆破挤密效果。结果表明,爆前压实度较低、含水率较大的土体形成的爆腔较大,压密范围较大,反之则小。同时,某高速公路高填方路段的试验工程也证明该技术的效果较好,没有造成路面及边坡的破坏,可以缩短养护维修工期、降低成本、降低占路施工对交通的影响程度。     

基于正交设计的底板注浆加固影响因素试验研究

为研究影响工作面底板注浆加固效果的3个典型因素(底板裂隙率、注浆材料配比、隔水层厚度)的综合作用,探索注浆加固机理,应用正交设计方法对注浆后工作面开采过程进行相似模拟试验,观测底板应力、位移、底板破坏深度、底板岩层弹性模量等指标,采用极差分析法分析各因素的敏感性,得到各观测指标的主控因素.研究结果表明:正交试验不同组合下各观测指标变化范围较大,其中底板裂隙率对底板应力及底板岩层弹性模量起主控作用,隔水层厚度对底板位移及底板破坏深度起主控作用,而注浆材料配比对底板岩层弹性模量也有一定影响,并作出直观分析图分析了各因素对观测指标的影响规律.     

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。     

微型桩地基处理措施在新旧建筑衔接地基中的应用

根据土质的特点,考虑新旧建筑的沉降对地基的影响,采用微型桩后压浆技术满足其承载力和沉降、位移的要求,采用高压注浆的方式加固回填土,对回填土进行挤密和劈裂。     

压密注浆在地基处理中的应用

随着建筑科技的进步,地基加固处理的方法不断更新,新技术新工艺的应用层出不穷。压密注浆工艺是通过注浆管在有压状态下将浆液注入土中,在注浆管周围形成浆泡和浆土结合体,并使土体得到挤压密实,对地基土起到综合加固效果。     

灰土挤密复合地基桩体极限承载力统一解

针对目前灰土挤密复合地基桩体极限承载力理论计算值与实测标准值存在较大差异的问题,将单桩加固区的土体视为一定深度的长厚壁圆筒,基于统一强度理论和桩土变形协调条件,推导了桩孔极限内压下的灰土桩极限承载力统一解.讨论中间主应力、桩长和内摩擦角对灰土桩极限承载力的影响特性,并将理论公式计算值与实测标准值进行了对比,吻合较好.研究结果表明:中间主应力对土体所能提供的侧向极限约束力有较大影响;考虑中间主应力影响对岩土材料的强度发挥有着积极作用;增加桩长和灰土的内摩擦角,灰土桩极限承载力相应提高.     

铁路施工中高压旋喷桩的技术应用探讨

高压喷射注浆法,就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20-40Mpa的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。当喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体中剥落下来与浆液搅拌混合。并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土体中形成一个固结体,提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质,使其在上部结构荷载直接作用下不产生破坏或过大的变形。     

高压旋喷桩施工技术

高压喷射注浆法,就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20～40Mpa的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。当喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体中剥落下来与浆液搅拌混合。并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土体中形成一个周结体,提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质,使其在上部结构荷载直接作用下不产生破坏或过大的变形。     

基于D-P修正准则的扩孔理论在黄土劈裂注浆中的应用分析

基于塑性力学与大变形理论,考虑Drucker-Prager修正准则圆孔扩张问题,建立黄土劈裂注浆压力分析模型.在弹性区和塑性区分别采用小变形理论和大变形理论,推导出劈裂注浆浆泡周围弹性区及塑性区土体应力场、位移场的理论解,研究塑性区半径、起劈注浆压力的解析解,以工程算例进行论证.结果表明,基于考虑D-P修正准则的圆孔扩...     

多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构加固技术现场试验研究

对多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构新型边坡加固技术的结构形式、适用范围、加固作用机理、现场试验进行分析,对比分析预应力锚索、多次分段控制注浆预应力钢锚管及多次分段控制注浆预应力钢锚管锚索承载力,研究结果表明：1)该结构特别适用岩土体破碎、松散、易塌孔地层于边坡,通过钢锚管劈裂注浆,提高边坡岩土体的强度指标,充填了和挤密破碎地层间的空洞和孔隙,有效提高锚固段锚固力;2)通过预应力锚索和预应力钢锚管极限承载力对比分析表明预应力钢锚管没能够充分发挥该地层的锚固力。预应力钢锚管施加的预应力只能传到浅表层,且破坏模式为钢管被拉断或者钢管接头处断裂;3)三组不同根数的钢绞线预应力钢锚管锚索极限承载力结果与普通的预应力锚索相比来看,单束钢绞线预应力锚索承载力由200kN增加到235kN,锚固力提高17.5%;两根钢绞线预应力锚索承载力由295kN增加到378kN,锚固力提高28.14%;三根钢绞线预应力锚索承载力由336kN增加到432.26kN,锚固力提高28.65%。表明预应力钢锚管锚索通过劈裂注浆挤密锚固段岩土体,浆液充填裂隙,形成“树根状”,有效的提高了锚固段锚固力。     

粉质黏土隧道超前支护效应试验研究

针对小导管注浆超前支护在粉质黏土隧道施工中出现"管难超前"和"浆难严注"的问题,以哈尔滨地铁1号线三期穿越粉质黏土地层区间为工程背景,通过系统研究小导管注浆对土体加固特性、支护结构承载力学效应、隧道稳定性等,揭示小导管注浆在粉质黏土隧道中的超前支护效应。研究结果表明:小导管注浆在粉质黏土地层中扩散范围小且极不均匀,其土体力学参数不存在质的提高,无法从根本上改变土体物理力学性质和形成有效厚度及强度的纵向加固层(梁)与横向加固圈(拱);超前支护在粉质黏土隧道中不具有约束围岩内部变形和延缓围岩荷载释放程度的时空效应,其对格栅钢架应力的"主动"分担调控作用不明显,二者未形成有效地联合承载支护体系;超前支护存在与否对隧道变形无明显影响,且基本都在15 d内达到稳定,监测范围内变形最大值仅为规范值1/2左右,隧道自身稳定性较好。     

破裂岩石注浆固结体的剪切力学性能研究进展

 破裂岩石注浆固结后形成的岩-浆-岩结构面呈现较强的剪切力学特性，且其剪切强度及稳定性是衡量注浆加固效果的关键性指标。基于科学研究的常用方法，从3方面阐述了国内外破裂岩石注浆固结体的剪切力学性能的研究进展：注浆固结体剪切力学性能试验研究，包括剪切强度、刚度及蠕变等性能；注浆固结体剪切强度预测模型研究，主要为理论计算模型和经验模型；注浆固结体剪切变形破坏数值研究，涉及有限差分法、有限单元法和离散单元法等。总结分析了目前破裂岩石注浆固结体剪切力学性能研究存在的主要问题，提出应加强注浆固结体的剪切蠕变性能、长期稳定性以及具有普适性的剪切强度预测模型的研究，以完善注浆加固机理和注浆加固强度强化理论。     

基于环保理念的粘质土坡治理方法

南方某土坡土质吸水性强,暴雨后,土的强度参数明显降低,导致大面积滑坡,滑动土体受到严重扰动。采用一般的卸载抗滑支护方法无法达到理想的治理效果。采用密排钢管压力注浆方法,在滑坡抗滑段采用两排或多排钢花管钻孔桩进行压力注浆,桩周围的土体被加固,这将形成一个坚固的连续整体,起抗滑挡墙作用。密排钢管压力注浆使滑坡土体的力学性能得到较大改善,同时结合特殊的坡面卸载和排水措施,将恢复滑坡的稳定状态,也实现了国家环保要求。