广义宾汉流体水泥基浆液动水注浆及质量检测研究

裂隙突水灾害严重威胁隧道施工安全,注浆是解决裂隙突水灾害的有效手段之一。通过分析广义宾汉流体的水泥基浆液流型,建立平板单一裂隙动水条件下注浆扩散模型,构建应力只和变形速率有关、与时间无关的纯粘性流体本构方程;基于注浆扩散模型得出水泥基浆液断面的平均流速;由注浆孔边界和扩散边界条件,结合注浆孔压力和静水压力,推导出在逆水条件和顺水条件下浆液的扩散距离公式。根据依托工程实际制定裂隙注浆控制方案,并结合隧道检测手段对注浆效果进行验证。     

膨胀土地基螺杆桩浅层断桩成因及处理方法

荆门—荆州铁路试验段路基地基加固螺杆桩浅层断桩率较高。为满足工程需要，本文分析了螺杆桩浅层断桩的原因，并根据低应变反射波法确定的断桩的位置，采用水泥灌浆+化学灌浆双液联合灌浆修复处理措施对断桩进行处理。采用水泥灌浆对宽度0.2 mm以上裂缝进行充填，采用化学灌浆对宽度0.2 mm以下水泥浆液无法灌入的微细裂隙进行充填。实践表明，双液灌浆能减少化学灌浆材料用量，节约成本，灌浆后桩基基本能达到Ⅰ、Ⅱ类桩标准。水泥灌浆+化学灌浆双液联合灌浆处理浅层断桩可以提高桩基的完整性，效果明显。     

水下浅埋小间距暗挖隧道灌浆技术与效果评价研究

灌浆工程为浅埋、小间距水下隧道,针对研究区隧道围岩为强风化砾岩、泥质胶结、物理力学性质较差,砾岩裂隙不发育且宽度小,且要求灌浆后隧道围岩有较高强度(大于3 MPa)和不发生有害的渗水,选择能灌入较小裂隙和强度高的超细水泥。灌浆时掺加0.5%左右的减水剂,降低黏度,提高浆材的流动性,便于灌入细微裂隙中,提高其可灌性。加入10%左右膨胀剂,利于防渗补强。根据被灌入的岩土层特性和加固要求,合理选择灌浆浆液性能参数和灌浆参数,并在现场灌浆试验验证。通过浆液配比试验、现场与室内检测,认为该隧道灌浆效果较好。灌浆后围岩物理力学性质有较大改善,强度有较大提高,围岩渗透性很弱。研究成果可供类似工程的研究、设计和施工参考。     

考虑迂曲度的水泥-水玻璃双液浆柱形渗透机制研究

目前,水泥-水玻璃双液浆在工程中的应用日益增多,但对考虑迂曲度的双液浆扩散机制研究较少。假定水泥-水玻璃双液浆为具有黏度时空效应的宾汉姆流体,考虑迂曲度的影响并认为浆液沿柱形渗透扩散,推导得到水泥-水玻璃双液浆的浆液扩散半径计算公式。对比浆液扩散半径的计算值与工程案例试验值,两者吻合较好,从而验证了计算公式的可靠性。分析注浆终压、注浆管内浆液流速和柱形加固区高度对不同水泥-水玻璃双液浆配比的浆液扩散半径的影响。研究结果表明：当水泥-水玻璃双液浆配比不变时,浆液扩散半径随注浆终压和注浆管内浆液流速的增加而增加,随柱形加固区高度的增加而减小;当水灰比为1时,保持注浆终压、注浆管内浆液流速、柱形加固区高度不变,水泥-水玻璃体积比为1∶1时的浆液扩散半径较2∶1和3∶1时大,应优先选用水泥-水玻璃体积比为1∶1的双液浆,此时为达到1 m的浆液扩散半径,考虑迂曲度时所需注浆终压约为不考虑迂曲度的1.4倍,因此有必要考虑迂曲度对双液浆渗透扩散的影响;考虑迂曲度后,浆液渗透扩散能力降低,且随着注浆终压、注浆管内浆液流速的增大和柱形加固区高度的减小,考虑迂曲度和不考迂曲度的浆液扩散半径的差值逐渐增大,...     

裂隙岩体结构面直剪特性与参数反演试验

为准确获取裂隙岩体工程中结构面的力学参数,以细观岩石力学理论和岩石结构面的数字精细化测量为基础,运用PFC~(2D)颗粒流软件,建立铜坑矿锌铜矿体裂隙结构面的精细数值仿真模型,开展节理岩石直剪数值模拟试验。实现岩体结构面的剪切力学参数的反演与预测,获得铜坑矿裂隙节理结构面的抗剪力学参数。研究结果表明:由于结构面平滑,在裂隙结构面的直剪数值模拟试验过程中,主要形成剪切滑移破坏;铜坑矿裂隙结构面的黏聚力为0.45 MPa,内摩擦角为35.8°,其反演的数值计算结果与本地区高峰矿的无厚度节理面试验数据相似度高,试验结果可为岩体结构面参数的工程应用提供基础参数。     

聚氨酯复合注浆材料浆液扩散特性及应用研究

山岭隧道所处地层大多节理裂隙发育，水系丰富，由此引发的突涌水灾害普遍具有突发性高、危害性大和破坏性强等特点，直接威胁隧道施工安全。基于化学改性和无机-高分子杂化技术，以聚氨酯材料与普通硅酸盐水泥为基础，结合复合功能助剂，制备得到聚氨酯复合注浆材料。通过对该复合注浆材料的SEM观测，分析浆材固结体的防渗性能。通过水槽注浆模拟试验，研究注浆材料的浆液扩散和抗冲刷特性。利用Galerkin有限元法建立连续模型方程，数值模拟浆液的流动过程，分析注浆过程中的流场特征。通过现场工程应用，验证该复合注浆材料对山岭隧道突涌水的注浆封堵效果。研究结果表明，有机/无机杂化的空间互穿网络凝胶结构，提高了结石体的力学性能和防渗性能。浆液在动水环境下的富水砂砾地层留存率高，扩散程度好，注浆封堵效果明显。数值模拟结果与现场试验基本相符，对复合注浆材料浆液流场特征进行分析，有助于实现地下突涌水注浆治理全过程的优化控制。山岭隧道突涌水的现场应用表明，使用复合注浆材料对富水地层注浆后无渗水现象，后期经过长时间观测，封堵效果和耐久性优异。     

节理裂隙岩体注浆渗透模型分析

在分析岩体注浆作用的物理机制基础上,通过建立浆液在节理中的渗透概化模型,分析浆液渗透规律,研究注浆对节理岩体的加固效应。研究表明:岩体注浆混合结构形成"注浆岩桥"和"注浆岩楔",使得节理面的裂隙损伤得以弥补,与原节理结构相比,其抗剪强度和抗剪刚度得到大幅提高;将注浆视为在平行板中渗流时,从注浆孔到渗流边界,注浆压力服从线性递减分布规律,且在渗流场中等压线和流线呈均匀网格形态;将注浆视为柱面扩散渗透时,从注浆孔到注浆边界,岩层中的渗透压力坡降按对数关系分布,渗流场中等压线为1组同心圆,流向线为1组径向射线,而且愈靠近注浆孔处,等压线和流线越密集。     

数值法计算预测山岭隧道裂隙岩体涌水量的应用研究

应用数值法预测山岭隧道裂隙岩体涌水量，将复杂的水文地质问题，分解、转化为几类较典型的水文地质问题进行分析求解，编制计算机流程框图进行计算。根据工程实例，建立数学模型，预测涌水量。     

隧道工程超前灌浆加固技术

隧道工程在通过断层破碎带及含水地层等不良地质地段时,采用超前灌浆可有效维护工作面与洞壁围岩的稳定,阻断渗水通道,保证隧道安全施工。通过分析超前灌浆的加固机理,对隧道工程超前灌浆工艺中的浆液选择、预灌浆岩体力学和抗渗性能以及灌浆设计参数等问题进行探讨。     

基于浆液黏度时变性的盾构壁后注浆模型研究

研究目的:盾尾同步注浆是盾构施工过程中重要环节之一,其浆液包裹促使管片处于"悬浮漂移"状态,稍有不慎极易造成隧道结构上浮或错台,进而引起管片开裂破损。基于Magg柱面扩散理论,推导考虑浆液黏度时变性与否两种情况下盾构隧道壁后注浆浆液扩散半径和注浆压力公式,通过算例对比分析注浆过程中隧道管片压力随时间、同步注浆浆液初始压力、扩散半径变化规律,为盾构管片设计施工提供理论基础。研究结论:(1)无论考虑浆液黏度时变性与否,管片所受压力及浆液扩散半径均与时间呈正向增长关系;(2)浆液扩散半径与初始注浆压力呈正向增大关系,管片所受到的压力与初始注浆压力呈指数增长关系;(3)不考虑浆液时变性的计算结果均高于考虑浆液时变性的计算结果的5%～10%,最大可超过70%,实际盾构同步注浆应予以重视;(4)实际工程可以通过调节初始浆液黏度比来降低管片压力,其初始浆液黏度比有效调控范围在2～6之间;(5)本研究成果可为盾构隧道结构设计和施工提供参考。     

中梁一级电站库区防渗帷幕灌浆试验研究

中梁一级电站库区工程地质条件复杂,为获取符合工程地质条件的灌浆工艺和灌浆技术措施,选择代表性试验区进行帷幕灌浆试验。灌浆试验段布设三排帷幕灌浆孔,分三序钻灌,采用孔口封闭、自上而下分段灌浆方法。充填和半充填溶洞采用高压冲洗和高压喷射冲洗,并回灌水泥浆液和水泥—水玻璃浆液。通过压水试验和钻孔取芯检测,经灌浆处理后,浆液灌注效果较好,地层渗透性能得到很大改善,灌浆帷幕满足设计要求,取得了库区防渗帷幕灌浆设计参数和灌浆工艺。     

黄土高速铁路路基注浆扩散范围模型试验研究

为研究黄土高速铁路路基注浆加固中浆液扩散规律,以大西高速铁路沿线典型湿陷性黄土路基为研究对象,开展注浆模型试验及Edem-Fluent耦合数值仿真,得到黄土注浆扩散范围及注浆盲区参数。试验结果表明：随着注浆压力的增大,浆液的扩散范围逐渐扩大,加固体长度与注浆压力近似幂指数关系。Edem-Fluent耦合仿真分析得到的注浆扩散范围与试验相符合。力链分析表明注浆压力越大,土体间的微观作用力作用越分散,在浆液劈裂方向上,注浆压力是呈消散分布。在此基础上推导了黄土注浆浆液扩散范围及注浆扩散盲区计算公式。     

裂隙岩体数值法预测计算特长隧道涌水量的应用研究

本文通过对数值法预测计算裂隙岩体隧道涌水量原理的分析研究，把一个复杂的水文地质问题，支解、转化为几类较典型的水文地质问题进行分步求解，编制计算机计算流程框图。同时，针对西康线秦岭特长隧道仙人岔断涌水分析及数学模型的建立、预测计算了其涌水量，并与实际发生的涌水量的对比，效果较为理想。     

柔性管加筋注浆颗粒流数值模拟

随着计算技术的发展,采用数值模拟的方式研究均质土体中的注浆成为可能.利用离散元程序(PFC2D)对现场柔性管加筋注浆试验进行了数值模拟研究,获得了在不同围压条件下浆液扩散范围与注浆压力规律.     

裂隙岩体中衬砌水压力简化计算

裂隙岩体中水的渗流与一般散粒体中水的渗流不同,裂隙岩体中的水压力以面力形式作用在裂隙壁面上.本文分别从二维、三维情况出发,证明了裂隙块状围岩中的水压力能通过岩块传递到衬砌上,作用在衬砌上的水压力强度等于裂隙壁面上的水压力.只要岩体裂隙构成网络,裂隙岩体中水压力在宏观上仍然是一种体积力,块状裂隙围岩中的隧道衬砌外水压力可以按等效连续介质的散粒体理论进行简化计算.     

基于3DEC裂隙岩体强度的参数敏感性分析

结构面是裂隙岩体的主要特征,利用离散元软件3DEC程序,通过变化单节理结构面的倾角度数,计算得到裂隙岩体的强度变化情况,在此基础上分析裂隙岩体的主要参数岩(石摩擦角和粘聚力)以及节理摩擦角和粘聚力对其强度的影响,得出各参数影响裂隙岩体破坏形式和强度的规律,并分析结构面位置和结构面的组数对岩体强度的具体影响。     

裂隙岩体数值法预测隧道涌水量：西康线秦岭特长隧道应用研究

本通过对数值预测计算裂隙岩体隧道涌水量原理的分析研究，把一个复杂的水地质问题，支解、转化为几类较典型的水地质问题进行分步求解，编制计算机流程框图。同时，针对秦岭特长隧道仙人岔断层涌水分析及数学模型的建立，预测计算了其涌水量，并与实际发生的涌水量对比，效果较为理想。     

水泥灌浆托换法在碎石桩复合地基中的补强应用

通过工程实例，介绍了水泥灌浆托换法在已有建筑物碎石桩复合地基补强中的设计、施工，以及在灌浆过程中存在的问题、处理方法和采取的措施。     

逆断层隧道掘进过程中瓦斯数值模拟研究

断层是影响隧道掘进过程安全性的重要因素,其煤岩完整性的破坏致使瓦斯运移条件发生了变化。为研究逆断层隧道掘进过程中岩石的动态破坏过程和煤岩瓦斯的渗流-应力-损伤耦合作用,结合兴隆坪隧道的实际地质资料,建立了数值计算模型。利用RFPA2D-GasFlow软件,模拟了瓦斯压力为2.0 MPa工况下隧道掘进过程中断层破碎带附近岩体的应力分布特征。其模拟结果将瓦斯突出破坏过程分应力增加阶段、断层破裂阶段和应力致使瓦斯突出阶段,得到了瓦斯流量等值线分布的变化规律。指出了逆断层下盘隧道掘进临近断层过程中,断层活化及裂隙贯通区是瓦斯突出危险时刻,并对隧道掘进过程致使煤岩体损伤-破坏-裂隙贯通-瓦斯突出全过程进行了分析。     

超高渗透压力下无盖重固结灌浆施工技术研究

以最大压力水头1 100 m的锦屏二级水电站引水隧洞工程为背景,对无盖重固结灌浆施工技术进行研究.运用灌浆理论及技术,结合锦屏工程地质及围岩条件,确定了固结灌浆钻孔孔径、检查孔孔径、弹性波检测孔孔径均为φ56 mm,先导孔孔径φ76 mm、抬动观测孔孔径φ91 mm、浆液扩散半径检测孔孔径φ76 mm及其相应间距为2～3 m和孔深为11～12 m等灌浆钻孔参数,提出了固结灌浆工艺流程、施工程序、灌浆段长与压力,以及灌浆水灰比和浆液变换原则.实践表明,采用无盖重固结灌浆施工技术及其布孔参数与工艺,可使隧洞围岩防渗能力显著提高,能够满足工程实际需要.