基于数值模拟的劈裂注浆浆液扩散范围分析

基于离散元程序数值模拟，建立了地层土体劈裂注浆数值计算模型，分析在不同地压、不同注浆压力条件下，土体发生劈裂后浆液在土体裂隙中的扩散范围及注浆孔周边土体中塑性区分布特征。结果表明:随着注浆压力的增大，浆液在土体中的扩散范围逐渐增大；随着地层压力的增大，浆液的扩散逐步受到抑制，其范围逐渐缩小，土体的可注性下降；地层压力对土体中浆液扩散范围的分布形状亦有明显的影响；在注浆压力增大过程中，注浆孔周围土体处于塑性状态的土体单元增加、塑性区范围增大；当注浆压力一定时，注浆孔周围土体塑性区范围随地压增大而减小；地层劈裂注浆过程存在压密效应。     

高速公路拓宽工程硬路肩下土体注浆加固试验研究

针对杭甬高速公路拓宽工程中,原硬路肩下局部土体需进行加固以达到底基层的设计要求的问题,首次提出了采用注浆法对硬路肩下土体进行加固,并对注浆工艺和加固效果进行了试验研究,具体内容包括:注浆孔布置、注浆材料、注浆方式、注浆控制参数、施工工艺及加固效果检测等。测试结果表明:采用注浆法加固后,硬路肩下土体弯沉值减小,回弹模量和剪切波速显著增大。注浆后土体回弹模量达到设计要求,施工过程基本不影响车辆通行,且与开挖翻造法相比可节约28%的工程造价。     

隧道泥质断层多序注浆动态劈裂扩散规律

注浆方法是加固隧道泥质断层的有效手段,为解决多序注浆产生劈裂压力和劈裂路径宽度的计算问题,揭示多序注浆之间的动态影响规律,为注浆设计提供理论指导,采用理论推导和模型试验方法开展研究,旨在推动劈裂注浆工程设计向科学化和可控化发展。泥质断层劈裂注浆工程中,建立合理的土体应变ε-应力p曲线模型是进行注浆设计参数（压力、劈裂路径宽度）计算的基础,注浆具有多序次特点,先序注浆的加固作用使得土体ε-p曲线模型具有动态性,进而导致浆液劈裂扩散模型的动态性。在土体初始压缩的基础上,以先序固结压力p_c和再压缩土体特征压缩模量E'_s1-2为表征参数,提出了适用于后序注浆中被注土体再压缩变形的ε-p曲线模型及其参数求解方法,进而建立了再压缩土体浆液劈裂扩散模型,与采用初始压缩土体浆液劈裂扩散模型相比,所取工况下劈裂路径宽度计算值降低幅度最高可达26.59%,浆液驱动压力计算值提升幅度最高可达269%,证明了考虑先序注浆影响的必要性。开展了"三管四序次"可识别性劈裂注浆模型试验,分别对比第1,2序和第2,3序注浆,后序最大注浆压力提升96.4%和5.45%,平均注浆压力提升104.8%和20.16%。此外,后序注浆劈裂路径宽度相比先序降低了58.2%~69.3%,验证了理论推导结果的正确性,试验还监测了可反映浆液对于被注介质的"加固行为"的土压力变化规律以及浆液劈裂路径的三维分布形态。     

渗透注浆集成棒对盾构隧道土体应力的作用研究

在盾构注浆过程中,由于注浆压力的影响,土体及局部管片应力上升,容易引起管片变形,工程中通常采用取土泄压等方式处理,但这些处理方式仍会造成施工周围土体扰动。基于此,提出一种渗透注浆集成棒,其兼具注浆和排水作用,能有效消散盾构施工引起的超孔隙水压力。通过FLAC 3D对注浆及超孔隙水压的渗透消散进行数值模拟,分析结果得出:土体及管片在注浆初期短时间内压力快速增加,随后趋于稳定,管片超孔隙水压明显小于土体超孔隙水压力;渗透注浆集成棒能有效地减少超孔隙水压,渗透棒周围土体超孔隙水压可减少到原压力值的20%左右;消散后孔隙水压的分布呈辐射分布,越靠近渗透棒,压力越小。     

压密注浆对土体微观结构的影响研究

依托唐津高速公路（K61＋068～K94＋000）段维修工程的具体实践,对路基注浆前后土体微观结构类型、微观结构参数的变化进行研究,揭示了注浆前后土体性质发生变化的内在机理,从微观角度研究压密注浆法对提高病害路基强度的效果。通过研究证明了压密注浆是进行路基加固的有效手段。     

低渗透性土体球形孔挤密注浆压力分析

针对低渗透性土体,选用Mohr-Coulomb屈服准则,对球形孔挤密注浆情况进行弹塑性分析,推导了挤密注浆压力计算公式。文中的理论计算结果与文献工程实测数据吻合较好,验证了理论公式的正确性。该结果为低渗透性土体挤密注浆加固设计提供了一定的理论依据,对工程设计较有参考价值。     

下穿黄河盾构隧道“结构-壁后注浆-土体”结合部渗流研究

盾构隧道结构与土体间存在"衬砌结构-壁后注浆-土体"结合部,黄河下游"悬河"段河水水位高于两岸地表,修建于"悬河"下的盾构隧道"结构-壁后注浆-土体"结合部是否会形成渗流通道,使黄河水体涌入两岸从而影响两岸安全,是穿黄盾构隧道工程与其他穿越江河盾构隧道工程的最大不同之处,也是关系到工程建设是否可行的关键问题。对盾构隧道结构-壁后注浆-土体结合部进行理论简化和数值计算,并模拟了不同工况条件下沿结合部渗入两端的的渗流量,结果表明:壁后注浆对于减小结合部渗流具有重要作用,盾尾间隙厚度对渗流安全影响较小;随着壁后注浆体渗透系数减小,两端涌水量显著减少;盾尾间隙的减小对于降低两端渗流量作用不大。据此提出相应的工程建议:为防止"衬砌结构-壁后注浆-土体"结合部渗流通道形成,衬砌设计中增设注浆孔,施工时适当增大注浆量及注浆压力,防止无注浆空隙的产生,降低壁后注浆体渗透系数是首选措施;通过控制盾构掘进姿态、减少超挖,从而减小盾尾间隙厚度可作为辅助施工措施;施工过程中在隧道内进行壁后注浆开孔检漏试验并根据试验结果进行补充注浆可作为结合部渗流安全的检验、补充措施。     

盾构隧道小距离下穿既有建筑的土体加固技术

隧道穿越既有结构物的工程是隧道工程的一个关键环节。基于某盾构隧道工程小距离下穿既有建筑土体加固施工为工程实例,详细阐述了隧道小距离下穿居民楼土体加固方案设计与施工。施工实践表明,本文结合地层特点与施工工况针对性选用二重管无收缩双液注浆工法以扩散式倾斜钻杆回抽注浆法对隧道土体进行注浆加固处理达到了很好的加固效果,满足了盾构隧道施工要求与建筑沉降控制要求,值得为同类工程借鉴。     

基于小孔扩张弹塑性理论的注浆起始劈裂压力研究

劈裂注浆技术已在众多岩土工程中成功应用,但劈裂注浆机理不明,起始劈裂注浆压力计算理论远远落后于工程实践的发展。为了揭示黏土注浆过程中起始劈裂注浆的力学机理,假定土体服从各向同性不排水条件,基于球形和柱形扩张弹塑性理论,采用应力转换方法,结合偏微分方程组的定解条件,得到2种小孔扩张问题的数值解,通过简化分析小孔扩张孔壁处土体单元的应力变化规律,建立了球形与柱形扩张弹塑性方程,并结合受拉破坏、剪切破坏以及临界状态极限破坏模型,提出黏土注浆3种起始劈裂压力解析解。解析解与数值解对比结果表明:当土体的超固结比(OCR)为2时,数值解与解析解计算扩孔压力一致,当OCR小于2(或大于2)时解析解计算扩孔压力略高于(或略低于)数值解,验证了不同超固结比下弹塑性解析解的合理性以及实用性。黏土劈裂注浆模型试验与参数分析表明:在黏土劈裂注浆过程中,先后经历土体压密、沿垂直小主应力方向产生起始劈裂以及裂缝扩展3个阶段;随着注浆压力的增大,注浆体周围土体先发生剪切破坏,随后浆液会填充剪切破坏面,再发生拉伸破坏;对比由剪切破坏、拉伸破坏以及临界状态极限破坏控制的球形和柱形扩张起始劈裂压力理论值与模型试验结果,柱形小孔扩张拉伸破坏理论方法和模型试验结果更吻合。     

路基沉陷区注浆处治效果的数值模拟分析

为了研究分析影响注浆抬升地表的因素和这些因素的作用规律,建立数值模拟模型对地表抬升位移进行研究。研究结果表明:地表抬升高度均随着注浆半径、注浆压力的增大而增大;浆泡间距1.50 m,注浆压力1.0 MPa时,注浆半径最适合值为0.05 m;浆泡间距1.50 m,注浆半径为0.05 m时,注浆压力的最适合值为1.0 MPa;对齐排列和梅花形排列时土体抬升高度没有太大区别,然而后者对土体的抬升效果更佳,在条件允许的情况下,注浆时尽量采用梅花形的浆泡布置方式。     

后压浆灌注桩极限承载力分析

对后压浆灌注桩的极限承载力进行了分类讨论,其可能的破坏模式主要有桩体破坏、桩底土体冲剪破坏模式,针对两种破坏模式分别提出了简单合理的极限承载力计算模型。针对以往土体强度采用摩尔-库仑准则的弊端,不能合理地考虑不同应力罗德角下主应力对强度值的贡献,而采用SMP准则则可合理地考虑不同应力罗德角下主应力对强度值的贡献,使土体在三维应力下的破坏状态更趋于实际情况。针对桩底土体采用SMP强度准则利用圆弧滑动面与虚功率原理,分析了压浆体与土体的相互作用,结合SMP强度准则推导得到了后压浆浆体承载力的计算式,为分析后压     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

冰冻盐渍土地区公路盐胀和冻胀综合病害

依据兵团垦区的特殊地理环境,分析研究了冰;东盐渍土地区盐胀和冻胀综合病害的温度区间、划分土体变形阶段,并结合兵团垦区公路建设环境,分析研究了影响冰冻盐渍土地区土体变形影响因素,初步提出了防治该病害的措施。     

表面刷浆对膨胀土强度影响的试验研究

以合肥市地铁某号线工程为背景，采用室内常规三轴试验的方法对表面刷浆后膨胀土的抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ进行研究，从而模拟小导管超前注浆加固对紧邻加固区以外土体强度的影响。研究结果表明:表面刷浆处理后的试样与普通试样相比，黏聚力和内摩擦角增大，含水率降低。故小导管超前注浆加固不仅提高加固区土体的强度，同时提高紧靠加固区周围土体的稳定性。     

挡土墙墙后土体放坡卸荷时土压力计算方法研究

挡土墙后面土体放坡卸荷可以减小挡土墙上的主动土压力,但目前还没有相应的计算方法。根据墙背土体放坡时土楔达到主动极限平衡的条件,推导出作用在墙背的主动土压力计算公式,并计算了土楔与水平方向的夹角。     

砂砾改良盐渍土用作路基填料的研究

以西宁南绕城高速公路工程为依托,对现场所取的盐渍土采用掺拌砂砾,对路基填料进行试验研究。其结果表明:添加砂砾对改善盐渍土的颗粒级配有非常明显的作用,同时大大增加了土体的密实度,增强了土颗粒间的摩擦力,提高了土体的抗剪强度并降低了其回弹变形的幅度;满足了高速公路工程的要求。     

桂林红黏土的失水收缩变形特征研究

失水收缩是土体发生开裂的原因之一。以桂林红黏土为研究对象,开展了室内自然蒸发条件下干密度ρd=1.3 g/cm3的无侧限收缩试验。试验结果表明:桂林红黏土土体失水收缩经历了未收缩、正常收缩、残余收缩和零收缩4个阶段;在正常收缩和残余收缩阶段,土体含水率处于19%～31%,随着土中水分蒸发,含水率逐渐减小,土体发生收缩;在未收缩和零收缩阶段,土体体积形变不受含水率减小的影响;当土体含水率处于31%～41%时,土体不发生收缩;当土体含水率处于41%时,从开始失水那一刻即可认为其处于非饱和状态。     

吉林农安地区分散性土的室内试验研究

在松嫩平原地区分散性土常引起堤坝管涌、路基失稳等工程地质问题，本文以吉林农安地区土体为研究对象，在野外调查基础上，进行原位取分散土样，取样深度0~80 cm，进行大量室内试验得到各层土样的物理化学性质，并进行碎块试验、针孔试验和双比重计试验。结果表明:研究区土体为粉质黏土，浅层土体易溶盐含量较高为1.15%，为盐渍土；深度10~40 cm的土样为分散性土，深度50~70 cm的土样为过渡性土，深度80 cm的土样为非分散性土。     

冻融作用下石灰改良土微观特性研究

为研究冻融作用下石灰改良土的微观机理,使用扫描电镜(SEM)对最优石灰掺量(6%)的石灰改良土及素土的微观结构进行分析,探讨不同冻融次数对石灰改良土微观结构的影响。试验研究结果表明:随着冻融次数的增加,素土土体结构破碎,土颗粒粒径变小,大孔隙数目减少,但总的孔隙数量增多,土颗粒间接触点数目增多;石灰改良土在冻融次数较少时土体破碎,碎屑物质较多,孔隙被碎屑填充,团聚体数量减少但体积增大;冻融次数较多时,土体孔隙数量减少,碎屑与胶结物质结合充分形成大团聚体,土体多为整体嵌合的集合体。因此,在土体中掺入适量石灰拌和均匀,且压实度满足设计要求的石灰改良土,可减轻路基的冻胀现象。     

基于有限元计算的公路岩土边坡可靠性分析

将有限元计算与可靠性分析方法进行了有机的结合,建立一种既考虑岩土物理力学参数的随机性,又能反映岩土边坡应力分布规律的边坡稳定性的综合分析方法。利用该方法对边坡稳定性的评价结果与实际相符。