基于浆液粘度时变性的岩体裂隙注浆扩散模型

通过大量试验证明水泥基浆液的粘度存在时变性，其规律符合指数函数分布；而动切力随时间变化不大，可视为无时变性。在此基础上，建立了用于岩体裂隙的稳定性浆液注浆扩散模型，开发了计算机程序。通过2个工程实例的对比结果证明了这一理论的计算结果符合工程实际。     

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。     

地下工程动水注浆速凝浆液黏度时变特性研究

 注浆法是地下水害治理的主要方法,而浆液的黏度时变特性是注浆治理的关键因素,因此浆液黏度时变特性研究十分必要。针对地下工程动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥–水玻璃浆液和高聚物改性水泥浆液,开展室内试验并对试验数据进行拟合分析。采用振动式黏度计测试其黏度时变性和反应温度变化,分析2种材料在不同水灰比和不同混合体积比下的黏度和温度时变特性,根据黏度时变特性将浆液反应过程划分为3个阶段,并分析不同阶段的黏度特性,对数据进行分析得到不同水泥浆水灰比和不同浆液混合体积比下的黏度时变方程,在此基础上得出速凝注浆材料的适用性。     

钻孔灌注桩后注浆的扩散模拟计算

简要介绍了FLAC3D程序基于多孔连续介质的渗流理论。通过考虑注浆浆液的粘度和渗透系数的时变性,以及多孔介质的流体流动方法,采用FLAC3D软件模拟分析了某超高层建筑钻孔灌注桩桩端后注浆的扩散范围,得到其在桩端以下为半椭球体。     

盾构隧道同步注浆双浆液材料基本性能研究

为提高滨海地铁地质断裂处盾构同步注浆的安全性与隧道的稳定性,研究不同水胶比、粉灰比双浆液注浆材料基础性能,得到以下结论：水胶比的增大,导致泌水率降低,添加膨润土后,泌水率满足施工要求;化学胶凝时间、物理胶凝时间均随水灰比、体积比增大而增大;抗压强度随着水灰比、水玻璃的掺量的增大而减小,粉灰比为0.3时,抗压强度最大。     

有限差分法模拟富水岩体注浆加固浆液扩散行为分析

富水地层岩体是处于地下水位高、土质含水量大、强度低、土体孔隙水处于饱和状态的软弱地层,由于地层敏感,降水沉降大,在富水地层进行开挖施工自稳能力极差,极易引起较大变形导致涌水、坍塌等。而注浆浆液作为一种粘稠类液体,在工程施工中起着很好的防渗堵水作用,注浆技术广泛用于煤矿防渗堵水工程中,能够有效地加固裂隙岩体,改善复杂地质条件,处理地下水害,其技术手段成熟、实用性强,在工程中广泛应用。本义通过有限差分法FLAC3D模拟程序,以某富水地层矿区煤矿中央回风立井项目为依托,进行富水岩体注浆加固浆液扩散行为分析,为类似注浆工程施工提供理论支撑和技术数据支持。     

水泥浆液裂隙注浆扩散规律模型试验与数值模拟

普通硅酸盐水泥浆液作为岩土工程注浆中最为常用的浆材,其静水与动水条件下的注浆扩散运移规律是目前研究的重点。通过模型试验和数值模拟系统研究水泥浆液在静水和动水条件下平面裂隙中的扩散规律;基于流体动力学理论,分析和验证水泥浆液在地下水影响下的扩散形态及压力场分布特征;通过对比模型试验和数值模拟数据,分析水泥浆液在静水和动水条件下的运移和扩散机制。研究结果表明：动水条件下浆液扩散开度和逆水扩散距离存在极限;浆液压力场分布为自注浆孔沿扩散方向迅速衰减,注浆孔附近压力衰减速率最快,逆水方向压力衰减速率明显大于顺水方向。并据此对传统注浆工艺提出改善建议。     

速凝浆液裂隙动水注浆扩散规律模拟试验

针对地下工程动水注浆中常用的两种速凝浆液,水泥-水玻璃浆液（C-S浆液）与高聚物改性水泥浆液（GT-1浆液）,开展动水条件下的裂隙注浆模拟试验,研究速凝浆液的注浆扩散规律,包括浆液扩散形态、注浆压力场分布、浆液留存率及动水流量变化规律,对比分析了C-S浆液与GT-1浆液对动水注浆的适用性。研究结果表明:动水环境对速凝浆液裂隙注浆扩散过程影响显著,顺水扩散与逆水扩散存在明显差异,注浆扩散前期浆液扩散形态为“非对称椭圆”,逆水方向的半椭圆长轴长度小于顺水方向的半椭圆长轴长度,注浆扩散后期浆液从出流边界流出,浆液扩散形态为“U”形;动水流速较低时,C-S浆液与GT-1浆液均可以保持较高的浆液留存率,但是随着动水流速增加,浆液留存率显著降低;注浆压力由注浆孔向周围非线性衰减,且注浆影响压力场的范围有限;GT-1浆液相比C-S浆液具有明显的优越性,主要体现在浆液扩散范围、动水抗分散能力、堵水效率、可注性等方面。     

粘土固化浆液性能研究

本文简要介绍了粘土固化注浆的基本知识,通过实验研究了浆液的流变模型,塑性强度及其影响因素以及试样渗透系数等性能,对浆液用于实际工程提出了一些建议。     

地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究

 涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆是治理涌突水的有效技术手段,但相关的动水注浆理论发展尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下的浆液扩散和封堵机制研究不足。针对上述问题,研发准三维裂隙动水注浆模型试验台,进行裂隙岩体涌突水的动水注浆模型试验研究,通过对200余组试验数据进行分析,提出浆液的U形扩散规律和水泥浆液的分层分区扩散机制,得到浆液的快速析水沉积原理和沉积留核扩散规律,实现浆液扩散和封堵效果的定量评价。在此基础上,形成以浆水流量比为核心控制因素的裂隙涌水注浆封堵方法。室内涌水注浆封堵试验和龙固煤矿高压涌水现场注浆封堵试验进一步验证研究成果的正确性,这对发展动水注浆理论和指导工程实践有一定作用。     

围岩性质对于注浆压力变化规律及浆液扩散模式的

采用注浆模拟试验及理论分析研究了围岩性质对于注浆压力变化规律及浆液扩散模式的影响。试验采用在注浆模型架内分区充填不同孔隙比土体的方法模拟被注围岩显著的向异性及非均质性;采用多个注浆管依次注浆的方法模拟实际注浆工程中的不同注浆施工阶段。通过开挖揭露浆脉(浆泡)特征研究围岩性质对于浆液扩散形式的影响;通过分析注浆过程中注浆压力数据研究围岩性质对于注浆压力的影响;通过对注浆前后围岩试样进行室内试验测试,获取注浆对于围岩孔隙比及压缩系数的影响规律。研究结果证实：注浆压力变化规律及浆液扩散模式与围岩性质密切相关,通过分析注浆压力变化规律与浆液扩散模式可判定围岩性质,从而为注浆施工过程中的注浆参数动态调整提供依据。相关研究结论在永莲隧道帷幕注浆工程中进行了现场试验,进一步验证了其正确性。     

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。     

三因素对高性能水泥基灌浆材料性能的影响

采用正交试验方法探讨了水胶比、粉煤灰和减水剂掺量三因素对高性能水泥基灌浆材料的流动性能及力学性能的影响。研究结果表明:保持其他组分不变情况下,三因素对灌浆材料力学性能影响都不大,但对流动性能影响显著。对初始流动度,30 min流动度和抗折强度的影响程度次序为:水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量,而对于抗压强度的影响则是减水剂掺量显著。     

组成材料对压浆料物理性能的影响研究

主要研究了矿渣微粉和粉煤灰等矿物掺合料、纤维素醚、乳胶粉、膨胀剂和减水剂等组成材料及其掺量变化对后张法有粘结预应力混凝土孔道压浆料(简称压浆料)物理性能的影响规律,分析了压浆料的内部微观形貌。研究表明,组成材料种类及其掺量变化对压浆料的物理性能的影响规律显著不同。研究结果为利用适当比例的各种材料配制性能良好的压浆料提供了一定参考。     

珊瑚泡沫流动固化材料基础性能试验研究

随着南海战略地位的提高,建筑材料的缺乏成为南海军事建设或民用建设的一大难题,珊瑚材料是南海等地最主要的建筑材料,珊瑚泡沫流动固化材料的研究为南海建筑材料提供多样性。珊瑚泡沫流动固化材料是一种超大流动度的泡沫混凝土材料,由于泡沫的易破坏性,拌和过程中过大或者过多的粗骨料会导致材料成型不均匀且工作性较差,因此,该材料不再需要骨架支撑作用。提出了珊瑚砂流动固化材料概念模型,即珊瑚泡沫胶砂为主体,是主要的支撑结构;粗骨料成为填充组分,可以节约材料,稍微增加强度。该模型揭示了珊瑚泡沫流动固化材料应细集料占优配制,且严格控制粗集料粒径及掺量。试验验证当密度控制在1 200~1 800 kg/m^3时,7 d抗压强度可达到3~7 MPa,且呈正相关特性,该材料适用于南海机场阻滑坑及防滑跑道等工程的建设。     

蒸压粉煤灰砖基本力学性能研究

按照《砌墙砖试验方法》(GB/T2542-2003)对蒸压粉煤灰砖进行砖的含水率、抗压强度、抗折强度试验。确定蒸压粉煤灰砖的基本力学指标,为编制辽宁省地方标准《蒸压粉煤灰砖建筑技术规范》提供试验依据。结果表明,蒸压粉煤灰砖含水率为2.96%,抗压强度为11.46MPa,抗折强度为1.68MPa,在实际工程上可替代普通烧结砖使用。     

静水条件下浆液粘度时变特性与微观结构研究

浆液的凝胶特性是影响注浆效果的关键因素,为研究浆液的粘度变化过程与凝胶特性、揭示凝胶产物的微观结构特征,采用旋转粘度计对浆液在静水及无水条件下的凝胶变化过程进行系统试验,并采用SEM扫描电子显微镜对凝胶产物微观结构进行分析。研究结果表明,浆液在水下粘度变化具有明显的时变特性,粘度变化过程可分为低粘度期、初始上升期和快速上升期三个阶段,静水条件下低粘度期比无水条件下明显延长,使得浆液更容易被分散冲蚀。通过对凝胶产物微观结构分析表明,浆液凝胶分层具有不同的微观结构,静水条件下凝胶较无水条件下微孔隙含量更高,结构更为松散。研究成果丰富了注浆理论并可为优化注浆工艺提供参考,具有一定的理论价值及工程意义。     

变态混凝土注浆扩散机制及其在软弱围岩地层加固中的可行性研究

为了探索变态混凝土注浆在软弱围岩地层加固应用的可行性,从其扩撒机理的研究入手,首先在文献调研的基础上借助于模型试验对变态混凝土浆液注浆扩散性能的因素进行了研究;然后以采用浅埋暗挖法施工的新建隧道为例,对变态混凝土在软弱围岩地层加固中的应用进行了数值模拟研究;最后采用开挖取样法对注浆效果进行了评价,研究成果表明:首先,实际施工中可将注浆压力、注浆量、浆液的水胶比和颗粒直径作为主控因素,并借助于模型试验得到各影响因素与注浆扩散半径之间的函数关系;其次,基于COMSOL ultiphysics有限元仿真结果表明,变态混凝土在孔隙率为0.34的软弱围岩中的有效扩散半径能达到1 700~1 900 mm;最后,变态混凝土在某新建隧道软弱围岩地层加固中的应用情况表明,变态混凝土浆液能很好地在软弱围岩中流动,填充围岩孔隙的同时,能沿着围岩裂隙渗入到土体结构深层中去,进一步起到加固软弱围岩的作用,同时还具备良好的防渗效果;可见,软弱围岩地层加固中采用变态混凝土注浆是行之有效的措施之一。     

活性粉末混凝土的发展现状和机理研究

指出活性粉末混凝土结构具有均匀、密实、稳定的特征体系，具有超高的抗压强度和弯拉强度、良好的延性和断裂性能，对RPC的研究现状进行了综述，探讨了其增强机理，并展望了其发展前景，以提高经济效益和环保效益。