基于流体时变性的隧道劈裂注浆机理研究

水泥复合浆液流变参数的时变性对注浆扩散范围计算值影响很大。基于宾汉体流变方程和平板裂缝理想平面流模型,推导了考虑流体时变性的土体劈裂注浆扩散半径计算公式。由公式可知,土体劈裂压力、裂隙宽度、浆液流速、流变参数的时变性是影响扩散半径的重要因素。计算分析了劈裂注浆过程中劈裂压力随缝隙宽度的变化以及流变参数对扩散半径的影响规律。结果表明,忽略流体时变性注浆扩散半径计算值明显偏大,会给注浆工程设计带来隐患。结合厦门机场路隧道全风化花岗岩地层注浆试验,发现水泥复合浆液劈裂注浆加固效果良好,扩散半径理论计算值基本符合工程实际;研究成果对风化花岗岩地层劈裂注浆的设计和施工具有一定的指导意义。     

公路隧道防渗水注浆圈形成特性研究

在富水地区限排隧道注浆时,总是遇到如何选择适宜注浆参数的问题。采用数值模拟和理论分析的方法研究隧道注浆浆液扩散规律。研究结果表明:当注浆时间t小于100 s时,浆液在围岩内的扩散半径快速增大;当注浆时间t大于100 s后,浆液在围岩内的扩散速率逐渐减小。当注浆锚杆间距D小于等于1. 91 m时,围岩内将形成较厚且完整的注浆加固圈。研究成果对类似工程中确定适宜的注浆参数具有一定的指导意义。     

隧道裂隙岩体注浆加固机理及其应用研究

通过对隧道中裂隙岩体注浆加固机理、模型试验以及工程实践进行研究分析,确定了裂隙带和注浆孔存在相交与不相交两种位置关系,并得出注浆过程裂隙发生劈裂过程;通过建立物理模型、分析数据,建立不同水灰比条件下的注浆压力与扩散半径的关系,分析裂隙岩体注浆施工中合理的注浆压力区间;根据依塞维尔斯的平面流体理论,推导出裂隙岩体注浆的扩散半径,再根据工程中隧道围岩物理量参数,计算出扩散半径,指导注浆加固工程施工。     

盾构隧道管片注浆幂律流型浆液渗透扩散模型

为研究盾构隧道管片注浆的渗透扩散模型,以幂律流型浆液为研究对象,运用流体力学理论及毛细管组理论,推导了盾构隧道管片注浆渗透扩散模型的理论计算式,分析了其公式的适用范围及各参数的确定方法。结合具体计算案例,讨论了注浆压力、浆液性质(水灰比)、地层条件(地下水压力和地层渗透系数)等因素对浆液扩散半径的影响及浆液对管片总压力的影响。结果表明:注浆压力与浆液扩散半径成线性关系;注浆压力、水灰比及地层渗透系数增大,浆液扩散半径也增大;地下水压力增大,浆液扩散半径减小;注浆压力、水灰比、地层渗透系数增大,浆液对管片的总压力增加;地下水压力的变化不会影响管片所受的总压力。     

无水卵石地层注浆加固模型试验研究

以乌鲁木齐市轨道交通1号线大西沟站~中营工站区间浅埋暗挖隧道工程为背景,对开挖过程中遇到的无水卵石地层超前注浆加固问题进行了研究。结合现场地质调查和土层分析,采用室内试验的方法对区间隧道比例模型进行了注浆试验,研究了浆液扩散规律及注浆后结石体形态。通过对比试验重点研究了该地层条件下注浆压力、注浆量、渗透系数、水灰比等注浆参数对浆液扩散半径的影响,揭示了无水卵石层渗透注浆加固机理,并为无水卵石层暗挖隧道超前注浆加固设计、施工提供了技术参考。     

考虑浆液自重的盾构隧道管片注浆浆液渗透扩散模型

为研究盾构隧道管片注浆的渗透扩散模型,以宾汉姆浆液流体为研究对象,基于广义达西定律(毛管组理论),并运用相关流体力学理论,推导了考虑浆液自重的盾构隧道管片注浆渗透扩散模型的计算公式,并分析了其适用范围及各参数的确定方法。结合具体计算案例,讨论了注浆参数(注浆压力、注浆时间)、地层特性(地层渗透系数)等主要因素对浆液扩散半径的影响及浆液对管片总压力的影响。结果表明:考虑浆液自重后,浆液的扩散范围呈椭球形;相同的注浆压力下,顶部注浆孔的浆液扩散范围小于底部注浆孔浆液扩散范围(顶部注浆孔出现最小扩散半径,底部注浆孔出现最大扩散半径);注浆压力、注浆时间及地层渗透系数增大,浆液扩散半径也增大,但其增长速率均减小;注浆压力增大,管片所受的注浆压力增大,单位管片所受的浆液压力呈线性增长,考虑浆液自重后,上部单位管片所受的浆液压力大于下部单位管片所受的浆液压力;注浆压力越大,注浆时间越长,地层渗透系数越大,最大扩散半径与最小扩散半径的差值越大,即浆液自重对浆液扩散半径的影响越大。     

隧道围岩劈裂注浆破坏模式及浆液扩散规律研究

在隧道施工中经常需要对软弱围岩注浆以堵水加固,为使浆液能从注浆孔到达岩体结构面并堵塞裂隙,劈裂注浆是主要手段,因此有必要研究劈裂注浆时岩石的破坏和浆液扩散规律。首先假设浆液为牛顿流体,推导了浆液劈裂岩石产生单条裂缝时,浆液最大扩散长度随注浆压力变化的计算公式;然后对岩石劈裂注浆的过程和浆液扩散进行了数值模拟。结果表明,岩石劈裂破坏主要有张拉和压拉两种破坏模式;浆液扩散距离对注浆压力的增长率随围压比和垂直压力的增大以及岩石强度的减小而变小;启裂压力随围压比、垂直压力以及岩石强度的增大而增加。其中,浆液扩散距离随注浆压力的变化可以用指数函数较好地拟合,拟合结果与理论分析一致。     

WSS注浆技术在浅埋暗挖城市隧道中的应用——以厦门环岛路(鳌山路-高殿二号路段)工程为例

WSS注浆作为软弱围岩加固技术,其方式为定量、定压注浆,使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化,以达到改变岩土层性状的目的。本文以福建省厦门市环岛路(鳌山路-高殿二号路段)工程为例,探究富水软弱围岩地层浅埋暗挖城市隧道WSS注浆技术应用。     

隧道软弱围岩二次劈裂注浆加固技术

结合广东仁化至博罗高速公路坪田隧道进口项目,针对隧道进口端洞口段初支背后围岩加固施工,详细介绍了软弱围岩钢花管二次劈裂注浆加固技术。从注浆参数的确定、成孔、注浆管制作和安装、一次注浆、二次注浆等方面,介绍了隧道软弱围岩二次劈裂注浆加固技术的工艺流程及具体细节,阐述了隧道软弱围岩二次劈裂注浆加固技术,并通过试验确定隧道软弱围岩二次劈裂注浆加固技术平均每延米水泥用量,丰富了软弱围岩注浆加固技术,为同类工程提供了技术支持和参考。     

水平模袋桩在隧道进洞口注浆加固中的应用

为了解决常规隧道进洞口注浆加固工艺中浆液扩散控制难等问题,展开水平模袋桩工艺在隧道进洞口加固工程中的应用研究。系统研究水平模袋桩加固机理,分析其优势特点。结合青岛市红岛—胶南城际轨道交通二期工程香江路站进洞口不良地质加固工程,应用水平模袋桩工艺进行注浆加固。结果表明,模袋桩超前支护结构与隧道超前注浆加固体相互配合,将在隧道拱顶地层形成“刚性支撑+挤密固结+注浆加固体”复合加固体。水平模袋桩不仅起到类似管棚的支护作用,有效抑制了围岩松动,提高了地层稳定性,而且对目标层具有挤密效果,有效控制了浆液扩散范围,取得了较好的加固防渗效果。     

Entwurf und Ausführungsplanung der Stöbnitztalbrücke

Auf der Neubaustrecke Erfurt – Leipzig/Halle werden zurzeit einige Talbrücken realisiert, die einen neuen, ganzheitlich orientierten Entwurfsansatz verfolgen. Bei diesen integralen bzw. semi‐integralen Bauwerken sind die Überbauten monolithisch mit den Pfeilern und teilweise mit den Widerlagern verbunden. Sie können deshalb schlanker und mit stetigen Übergängen zwischen den Bauteilen ausgeführt werden. Durch den weitgehenden Verzicht auf Lager und Fugen und durch die robuste Bauweise besitzen integrale Bauwerke eine wesentlich längere Lebenserwartung als herkömmliche Talbrücken. Die Scherkondetalbrücke und die Gänsebachtalbrücke wurden bereits in vorherigen Ausgaben beschrieben. In diesem Beitrag wird über den Bau der Stöbnitztalbrücke berichtet, die als Sondervorschlag der ausführenden Baufirma realisiert wird. The Bridge over Stoebnitz Valley – a Bridge without Bearings on High‐Speed Railway Route Erfurt – Leipzig/Halle Currently some large valley bridges are under construction on high‐speed railway route Erfurt‐Leipzig/Halle. These bridges follow a new holistic design philosophy. The superstructures of those integral or semi‐integral bridges are rigidly connected to the abutments and the columns. Therefore, they are more slender than conventional bridges and the bridges are very robust and durable because of the omitting of bearings and dilatation joints. The bridges over Scherkonde valley and over Gaensebach valley were already described in previous issues. In this paper the construction of the bridge crossing Stoebnitz valley is reported. This bridge is being built as an alternate design of the contractor.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.