水泥-粉煤灰-黏土复合浆材的注浆试验研究

通过室内模型注浆试验,研究水泥-粉煤灰-黏土复合浆材扩散半径与注浆后结石体单轴饱和抗压强度受注浆压力、浆液水灰比、注浆时间等单因素和多因素耦合影响规律及其之间的数学模型.试验结果表明:对浆液的扩散半径影响显著性的顺序依次为注浆压力、浆液水灰比与注浆时间;对注浆后结石体抗压强度影响显著性的顺序依次为浆液水灰比、注浆压力与注浆时间,其中水灰比为负向影响。     

浅埋暗挖法改良淤泥地层注浆方案选取的试验研究

针对温州地区典型软弱土性质,结合温州市附二医地下人行通道工程,利用普通水泥-水玻璃浆液、超细水泥-水玻璃浆液、HSC注浆液3种改良土壤的注浆材料进行一系列室内试验和现场注入试验。室内试验和现场注入试验表明,同掺量超细水泥与普通水泥的加固效果比较,处理后土体强度相当,超细水泥凝胶时间长、易受地下水稀释影响、超细水泥浆价成本为普通水泥的3倍左右,故提出对温州典型淤泥质地层的加固,采用普通水泥-水玻璃双浆液代替超细水泥浆液作为注浆材料。现场注入试验表明,相同注浆时间下,浆液扩散半径和土体抗压强度随注浆压力的增大而增大;相同注浆压力下,浆液扩散半径均随注浆速度的增大而增加,但随着注入速度的增大,增长趋势减缓。经过现场注入试验确定注浆关键参数：浆液扩散半径为1.0～3.0 m,注浆终止压力1.0～1.5 MPa,注浆加固厚度为4～5 m。注浆后,采用分析法和开挖后取样法检查注浆效果,结果表明,注浆效果符合设计施工要求。此注浆方案的成功应用,对富含深厚软黏土的温州地区及长三角地区地下工程的注浆加固具有非常重要的借鉴意义和广泛的应用前景。     

基于SVR方法的注浆试验效果评价研究

注浆工程属于隐蔽工程,注浆效果也不可能直观、直接检测和评价。注浆后结石体强度和浆液扩散半径是评价注浆效果的重要指标,而注浆效果又受到水泥浆液粘度、注浆压力和渗透系数等因素的影响,各因素间往往存在着复杂的关联性和非线性关系。利用水泥基注浆材料对三峡库区取样碎石土体进行注浆处理,应用支持向量回归机(SVR)方法从试验所得注浆结石体强度和扩散半径数据中随机选取若干试验样本进行训练,剩余数据进行预测,建立了注浆后结石体强度和浆液扩散半径的回归模型,提出了影响注浆效果的各因素敏感性指标排序,预测和分析了多因素影响下注浆效果的变化规律。研究结果表明:基于支持向量机的预测模型可以作为预测注浆效果的有效依据。     

双峰顶隧道穿越松散岩体注浆加固试验研究

为了使双峰顶隧道顺利穿越松散岩体,先在试验室进行了浆液的配比试验,继而在隧道实施注浆加固试验。研究表明:在传统C-S浆液基础上添加粉煤灰能显著提高改性C-S浆液的凝胶时间,且凝胶时间随着C-S体积比的增大而缩短,粉煤灰掺量的增大而延长;胶结体的抗压强度和抗折强度均随C-S体积比的增大呈现先增大后减小的趋势,体积比为2时达到最大值;当粉煤灰掺量为25%时,试件抗折强度达到最大值1.2 MPa;在对松散体采取预注浆加固措施后,抗压强度提高22.9%～34.7%,渗透系数降低为0.98%～1.67%。     

砂性地层注浆浆液扩散特性

对南京地区河砂采用筛孔分别为5,2,0.5,0.2 mm 的筛网筛分后,分为不同粒径的砂土,以渗透系数为控制指标,根据试验需要对所用河砂进行配比,模拟出4种砂砾土层。通过对自行研制的一种渗透注浆装置进行室内模拟注浆试验,研究了4种不同颗粒级配的砂样在不同注浆量、水灰比、注浆压力等影响因素下浆液的扩散特性,并在此基础上进行多元线性回归分析。结果表明:浆液扩散半径主要影响因素的主次顺序为注浆压力、渗透系数、水灰比; 注浆量主要影响因素的顺序为注浆压力、渗透系数、水灰比; 结核体强度主要影响因素的顺序为水灰比、渗透系数、注浆压力; 结合试验结果拟合得到了浆液扩散半径、注浆量、结核体强度与渗透系数、浆液水灰比、注浆压力之间的定量关系式; 砂性地层中的浆液扩散半径存在有效半径,为初始半径的75%～80%; 对于在砂性地层中的浆液扩散行为,具有多种浆液扩散模式并存的可能; 所得结论可供类似工程借鉴与参考。     

砂卵(砾)石层中注浆模拟试验研究

通过在模拟的砂卵(砾)石层中进行注浆试验,研究分析注浆压力p、注浆时间t、浆液水灰比m、地层渗透系数k、孔隙度n的单因素和多因素对浆液扩散半径R、注浆后结石体抗压强度P的影响规律及它们之间的相互关系。试验结果表明:R随着p、t、k、m的增加而增大,影响R的显著因素是p,其次是k,t和m;P随着p、t、n的增加而增大,随着m的减小而增加,p对注浆后P有较大的影响,n、t次之,而m则占有明显的优势。利用计算机优化回归实验数据,得出了它们之间的关系式。     

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。     

富水砂层盾构高性能同步注浆材料组成设计优化

研制了一种适用于富水砂层的高性能注浆材料,分析了水胶比、胶砂比对浆液性能的影响,并检验了高性能注浆材料的工程适用性。结果表明：水胶比为0.45、胶砂比为0.6的浆液具有强度高、易泵送、泌水率小、结石率高、抗水分散性较好等特点,使用该配比浆液的施工段沉降值与普通施工段相比减小了10 mm以上;随着水胶比和胶砂比的增大,注浆材料的湿表观密度逐渐减小;而水胶比增大能增大浆体的稠度,但其稠度更容易损失;随着胶砂比增大,注浆材料的稠度增大,且凝结时间呈逐渐延长的趋势;注浆材料的抗压强度随胶砂比的增大而逐渐提高。     

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。     

高温下水泥基注材料性能试验研究

针对近年来不断出现的高地温条件下注浆堵水加固问题,在室内模拟高温环境,测试减水剂比例一定时,不同水灰比和膨润土掺量的浆液在不同温度下的凝结时间、黏度、析水率和抗压强度。结果表明:温度升高和膨润土掺量增加都使浆液凝结时间缩短、析水率降低,并使水灰比0.8的浆液黏度呈升高趋势,但对1.0和1.2的较高水灰比浆液影响不大;在20 ℃和40 ℃下,浆液随温度升高和龄期增长,结石体抗压强度不断增大,而在60 ℃和80 ℃的较高温度下,后期结石体强度会降低,且掺加膨润土会进一步降低强度。综合考虑浆液各方面性能,认为水灰比0.8时,在低于40 ℃环境下,膨润土掺量为6%较好,温度升高,则掺量为3%比较适宜;对于水灰比1.0和1.2的浆液,膨润土掺量为9%较为合适。     

注浆模拟试验及其应用的研究

本文介绍了一种实验室注浆模拟试验新技术。通过注浆模拟试验，分析了被注浆介质的结构特征、浆液水灰比及其性质、注浆压力等因素对注浆量、浆液扩散半径和结石体强度的影响规律，并将模拟试验结果应用于巷道注浆工程设计与施工中。     

松散富水砂卵石层注浆模拟试验及其工程应用

针对古交矿区斜井工程掘进过程中遭遇松散富水砂卵石层,决定采用超细水泥浆液进行超前注浆施工。自主设计了室内注浆模型试验装置,基于正交试验的方法探讨了不同地层含水率、水灰比、注浆压力等因素对扩散半径、注浆量和强度增长率的影响规律。结果表明:超细水泥浆液与砂卵石层胶结良好,对于扩散半径和注浆量,含水率、注浆压力的影响特别显著,而水灰比影响较小,但水灰比和含水率对强度增长率影响特别显著,注浆压力影响显著。通过对试验数据的回归分析得出了拟合公式,最后将其应用于注浆工程设计与施工中,同时进行了效果评价。     

基于渗流-侵蚀理论的岩溶充填介质注浆加固效果评价

岩溶充填介质渗透失稳是地下工程突水涌泥灾害的主要类型之一,对其注浆加固效果的科学评价是保证地下工程施工安全的重要前提。基于自主研发的大型三轴渗流-注浆多功能试验平台,围绕影响注浆加固效果的关键因素:介质初始孔隙度与注浆压力,分别对注浆前、后充填介质开展变质量渗流试验,通过监测渗流演化过程中介质孔隙度、涌水速率的变化,系统分析注浆前、后充填介质渗透系数的降幅、各渗流阶段的演化特征以及流态转换临界时间点的延迟幅度,对不同充填状态的充填介质在特定注浆参数下的加固效果进行定量分析。试验发现:注浆提高了溶腔充填介质的抗渗流稳定性,延缓了孔隙度的快速演化,推迟了"突水"爆发阶段的出现时间,更系统地证实了渗流失稳"三阶段"演化模型的合理性;基于该试验结果建立的渗流转换临界点Ⅰ,Ⅱ的延迟时间与注浆压力、试样初始孔隙度的回归方程,不仅定量描述了注浆对各渗流演化阶段的影响,而且为岩溶隧道注浆加固效果评价提供新角度。     

水下隧道破碎带地层注浆参数确定方法研究

对水下隧道破碎带地层注浆参数确定方法进行了分析,从注浆加固范围、注浆压力、浆液扩散半径、注浆孔终孔间距、注浆量和注浆速度各方面进行了论述和研究,从而得出了具有一定针对性的注浆参数。     

圆砾卵石层的浅埋水底地表注浆试验与分析

本文论述了水底隧道穿越浅埋富水的河漫滩圆砾、卵石层时,采用地表注浆法对圆砾、卵石层进行注浆加固试验的设计与施工,并对圆砾、卵石层注浆加固后岩体进行取芯和压水试验,得到不同配合比下的浆液初凝时间及该地层条件下的注浆量、注浆压力、注浆速度及扩散半径等注浆参数。本工程的圆砾、卵石地层具有孔隙率大、孔隙具有贯穿性、孔隙水与江水具有连通性等特点,因此,根据孔位和注浆序列分别采用定压注浆和定量注浆作为对单孔停止注浆的依据。本文研究成果对本工程的设计和工程施工提供重要依据,对相似工程提供重要参考。     

黏土中压密注浆及劈裂注浆室内模拟试验分析

开发了一种实验室模拟土体注浆的试验装置,能形成完整的试样。通过注浆模拟试验,实现了黏土注浆过程中压密浆泡及劈裂裂隙的自然产生与发展。试验结果表明:在黏土注浆中压滤效应贯穿于整个注浆过程,即在高压的作用下,浆液中自由水被强制滤过黏土,并从泻流口流出,使浆泡及浆脉中的浆液浓度提高。压滤效应随土体渗透性、浆液水灰比及注浆压力的增大而增强,因此在透水性较好的土层中注浆时,必须考虑压滤效应对浆液扩散的影响。浆液水灰比的增大将导致浆泡直径减小,浆脉数量及长度增加,浆脉宽度减小。在给定注浆压力下,随着浆液水灰比的增大,浆液的扩散方式逐渐由以压密为主向以劈裂为主过渡。黏土中劈裂注浆可分为三个阶段:鼓泡压密阶段、第一劈裂面阶段、后续劈裂面阶段,每个劈裂面都产生在阻力最小的面上。通过对原状萧山黏土、清水压密固结黏土及注浆后黏土进行电镜扫描观测分析得知:在压滤效应的作用下,水泥水化反应生成的Ca2+离子会随着滤出液扩散到土体中,导致黏土表面的双电层厚度变薄,使联结更为紧密,从而形成较坚固的团粒结构,使土体强度提高。试验结果对注浆理论研究与工程应用有一定的指导意义。