考虑浆土应力耦合作用的劈裂注浆机理分析

浆土应力耦合作用对劈裂注浆浆液扩散规律具有显著影响，砂土劈裂注浆设计应充分考虑这种影响作用.将劈裂注浆视作平面无限域的圆形扩张过程，基于牛顿型本构方程分析了浆液流场变化特征，并将劈裂通道下侧砂层视作半无限空间弹性体，采用弹性力学推导了均布荷载下劈裂通道宽度、浆液压力的分布方程.通过设置不同的浆液黏度、砂土弹性模量参数，深刻揭示了耦合效应下砂土劈裂注浆基本机理.结合郑州地铁某在建工程进行了对比验证.研究结果表明：浆液压力在孔口及远端处急速衰减，而在中间区段呈稳定变化趋势，劈裂通道宽度基本由浆液压力决定，其分布趋势与浆液压力分布趋势相同；浆液黏度、砂土弹性模量是影响劈裂扩散半径的重要因素，黏度和模量均与扩散半径正相关，黏度与劈裂宽度正相关，模量则与劈裂宽度负相关；本文理论计算值与现场开挖实际值偏差12%～15%，基本符合预期要求.     

基于驱替效应的盾构壁后注浆微观模型分析

当盾构隧道位于水位线以下时,为了分析壁后注浆浆液驱动地下水体过程,基于毛细管组渗透理论,将浆液的渗流路径概化为毛细管,考虑牛顿流体浆液驱动地下水(牛顿流体)进行扩散,推导了半球形及柱形模型浆液渗流扩散半径计算式,并讨论了注浆压力、浆液水灰比、地层渗透系数的影响.研究结果表明:浆液扩散半径主要与注浆压力、渗透率、注浆时间...     

桩端点源驱水渗透注浆分析

推导了桩端点源驱水注浆渗透公式，采用该公式估算的浆液扩散半径明显小于马格公式计算的浆液扩散半径，更接近工程实际；分析了水泥浆液粘度、扩散时间、注浆压力、注浆管直径与浆液扩散半径之间的相互关系。     

盾构隧道壁后注浆浆液毛细管渗透扩散模型

为探讨盾尾注浆扩散半径及管片所受注浆压力的计算方法,将浆液的扩散过程简化为其在土体中大量孔径不均匀的毛细管中的渗流运动,建立了浆液渗透扩散力学模型.基于柱面扩散理论,假定浆液为宾汉姆流体,引入等效孔隙率替代土体初始孔隙率,通过模拟浆液在单个毛细管中的渗透过程,得到了考虑浆液时效性的浆液扩散半径和管片所受浆液总压力的计算式.结合具体实例,讨论了浆液扩散半径、注浆对管片产生的压力与注浆压力和注浆时间的关系.分析结果表明:其他注浆参数相同时,在不同注浆压力和不同注浆时间条件下,浆液对管片产生的压力的增长速率均大于浆液扩散半径的增长速率;当盾尾建筑间隙影响厚度和土体等效孔隙率不变时,浆液流动锋面上毛细管总面积与浆液扩散半径成正比.      

非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性

基于随机分布理论和流-固耦合理论, 考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性, 推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程, 并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型, 系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明: 浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散, 扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化, 最终趋于稳定; 在注浆过程中, 增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性, 而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成; 为达到最优注浆效果, 洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa, 注浆时间宜控制在400 s, 小导管布设角度不宜小于30°, 布设长度应大于2.5 m; 经现场监测验证, 隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa, 围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1, 后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm, 围岩整体性和连续性得了显著提高。      

压力注浆加固软土地基注浆参数的确定

确定注浆参数是设计中的主要任务,包括确定浆液扩散半径(R)、容许注浆压力、注浆孔布置方式等,这些参数相互联系,与地基土体渗透性等相关,计算选用比较困难,因此工程施工前应通过小规模试验确定注浆参数。     

钻孔桩桩端注浆对侧阻影响的分析

考虑桩侧土体材料的非线性,采用剪切位移法分析计算,水泥浆替换桩侧泥皮使桩侧剪应力值增大。注浆后水泥浆替换段侧阻增大,同时所需极限桩土相对位移也增大,且水泥浆在桩侧土体的劈裂、渗透范围增大对侧阻的增大作用十分明显。     

渗透注浆扩散理论探讨

本文在现有渗透性注浆理论基础上,考虑毛细力情况下,运用渗流力学对平面径向流、球形向心流两种渗透性注浆模型进行了推导,得到了球形和柱形渗透性注浆扩散公式.并以球形扩散公式为例,结合工程实例和现有常用的Maag球形扩散公式比较,从结果可初步推断:由Maag公式计算注浆所需时间偏小,本文所推导公式相对Maag公式更接近工程实际.最后对注浆参数对扩散半径的影响进行探讨,得到扩散半径对注浆参数的变化均较敏感,采用Maag公式和本文公式得出的趋势基本一致.     

渗透注浆扩散理论探讨

本文在现有渗透性注浆理论基础上,考虑毛细力情况下,运用渗流力学对平面径向流、球形向心流两种渗透性注浆模型进行了推导,得到了球形和柱形渗透性注浆扩散公式.并以球形扩散公式为例,结合工程实例和现有常用的Maag球形扩散公式比较,从结果可初步推断:由Maag公式计算注浆所需时间偏小,本文所推导公式相对Maag公式更接近工程实际.最后对注浆参数对扩散半径的影响进行探讨,得到扩散半径对注浆参数的变化均较敏感,采用Maag公式和本文公式得出的趋势基本一致.     

地铁渗透注浆过程的数值模拟

以某地铁超前小导管注浆项目为依托,通过修正饱和渗流的Darcy定律模拟了浆液在砂质围岩中的非饱和渗流过程,研究了注浆压力、孔隙率及重力加速度对浆液扩散范围的影响。模拟结果表明:0.5 MPa、1MPa注浆压力下浆液扩散直径分别约0.4m、0.6m;在渗透系数相同的前提下,围岩孔隙率越小越容易被浆液填充,浆液扩散范围越大;重力加速度对浆液扩散范围与注浆时间有关,一般情况下重力加速度对浆液扩散影响很小。计算结果为实际工程注浆提供了决策依据。     

垮塌区Navier-Stokes幂律型浆体的有效扩散范围

为了研究注浆过程水泥浆体在破碎岩体中的扩散范围和压力分布状态，以Navier-Stokes方程为理论基础，在COMSOL平台上建立单裂隙模型，模拟浆体在不规则的单一裂隙面上的流动特征. 在此基础上，建立破碎岩体的平面裂隙模型，同时设置不同的贯通系数，模拟浆体在破碎岩体中的扩散规律. 研究结果表明:当模型中裂隙贯通系数较低时（0.1～0.5），浆体有效扩散范围较小，约为1.5～4.1 m，扩散范围随着压差的增加呈非线性的增加，但是增加率快速降低接近0；当模型中裂隙贯通系数较大时（0.5～1.0），浆体的有效扩散范围显著增加，约为4.1～6.2 m，随着压差的增加也呈非线性增加，增加率呈降低的趋势；当模型中裂隙贯通系数为1.0时，即破碎的岩体中裂隙面全部连通状态，浆体扩散距离随着压差的增加近似呈线性增加，最大扩散距离约为6.2 m. 同时在注浆孔外围6 m处取芯结果能明显观察到浆体固结的破碎岩块，这与模型计算结果一致.      

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

基于断裂力学原理的石拱桥裂缝允许灌浆压力研究

基于断裂力学原理,从简单ANSYS断裂模型出发,计算石拱桥砌石裂缝在不同灌浆压力作用下的缝端应力强度因子,再依据裂缝扩展准则工程判据,分析整段灌浆的允许灌浆压力以及不同分段灌浆长度下的允许灌浆压力,为压力灌浆修补裂缝技术提供理论支撑。     

桩端压浆技术在钻孔灌注桩基施工中的应用

桩端压浆技术克服了传统钻孔灌注桩的不足,使桩的承载力提高、沉降量减小。通过工程实例。从注浆机理、施工参数（压浆量、压浆压力、浆液配制、压浆时间）、施工工序等方面介绍了桩端压浆技术在天津地区的应用。实践表明桩端压浆技术能大幅提高钻孔灌注桩的承载效益,但还需不断完善施工工艺。