磷酸含量对水玻璃注浆液加固砂层影响研究

针对暗挖地铁隧道穿越富水砂层时注浆加固问题,研究磷酸-水玻璃注浆材料各种性质,得到磷酸含量对水玻璃注浆液加固砂层的影响。选用水玻璃作为注浆加固材料,通过调配浆液中磷酸的掺量,进行砂土加固试验和剪切试验,进而得到了不同配比浆液对砂层加固性能改良的效果。研究表明：当磷酸-水玻璃浆液呈现酸性时,浆液加固的固砂体粘聚力随磷酸含量升高而降低;当磷酸-水玻璃浆液呈现碱性时,浆液加固的固砂体粘聚力随磷酸含量升高而升高,且酸性浆液整体加固效果要优于碱性浆液加固效果。     

新型灌浆材料超细水泥的发展现状

在相比普通水泥具有良好稳定性的超细水泥中掺入0.5%左右高效减水剂,可以很好地降低浆液黏度,提高流动度。P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥和超细水泥灌浆料(MFCGM)的抗压、抗渗强度的对比试验表明,超细水泥灌浆料3d和28d的抗压强度就已经超过P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥强度的28.7%和25.4%,分别达到50.5、68.2 MPa,因而超细水泥具有更加优异的抗压强度。在超细水泥灌浆材料的制备过程中加入0.5%~2.5%的调凝剂,能够确保浆液合理的凝结时间;与此同时,可以通过掺入粉煤灰、硅粉等活性掺和剂起到降低水化热的作用。     

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。     

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。     

超细水泥–水玻璃双液浆的性能研究

通过凝胶时间、析水率、流动度和结石体强度试验,对普通水泥与超细水泥两种可用双浆液注浆材料的性能进行对比研究,结果表明超细水泥浆液有更长的凝胶时间、更好的稳定性、更优良的流动度,结石体有更高的抗压强度,更适用于土层的止水加固。研究还发现水玻璃波美度超过40°Bé,双浆液的性能并无明显提升。     

不同注浆材料填充双裂隙类岩石试样力学特性研究

注浆是裂隙岩体稳定性控制的主要技术之一,不同注浆材料对裂隙岩体的注浆加固效果存在较大差异。选取硫铝酸盐水泥(SAC)、普通硅酸盐水泥(OPC)和环氧树脂(EPR)3种注浆材料,对预制平行双裂隙类岩石试样进行充填,开展单轴压缩试验、声发射以及扫描电镜试验。结果表明：EPR填充对裂隙试样强度最大,OPC水泥次之,SAC水泥最小。试样破坏模式则受填充材料影响突出,EPR填充试样不受预制裂纹控制,而SAC和OPC填充试样则主要由于裂隙扩展贯通发生的拉剪混合破坏。扫描电镜结果表明上述差异主要受控于不同浆液类型的浆–岩胶结特征,SAC和OPC填充浆–岩界面为覆盖型,而EPR填充则为融合型。在上述试验结果基础上,采用颗粒流程序(PFC)建立表征不同胶结模式的数值模型,分析不同注浆填充材料加固机制。数值模拟结果表明,试样加载过程中拉剪微裂纹比例、微裂纹倾角分布以及颗粒位移方向均受填充材料影响。因此,对于不同注浆材料,其自身强度和胶结性能改变了浆–岩胶结模式,影响了裂隙充填试样的受力状态,进而造成加载过程中浆液和周围岩体颗粒运动和微破裂的差异,最终影响了宏观强度特性和破坏模式。     

盐渍土地区水泥基浆液最优配比及早期耐腐蚀性研究

针对西北盐渍土地区建筑地基注浆加固工程,选用水泥基注浆材料,对所选材料之间固化反应机理的可行性进行了分析。采用正交试验研究了不同配比下浆液的各项物理力学性能,对选出的最优配比浆液的浆液稳定性、粘度时变性和凝胶时间进行了试验,并且对最优配比浆液结石体和纯水泥浆液结石体进行了腐蚀溶液浸泡和SEM微观对比试验。结果表明:水灰比1.0,其他掺量占水泥的质量百分比分别为粉煤灰40%、Ca(OH)28%、无水硫酸钠7%和膨润土3%,浆液性能最优;最优配比浆液的密度1.658g/cm~3、3h析水率3%、结石率97%、初配漏斗粘度37s、7d(28d)抗压强度为7.20MPa(12.23MPa),均满足水泥基稳定浆液的要求;最优浆液的最佳注浆时间为90min;最优浆液结石体比纯水泥浆液结石体更密实,早期耐腐蚀性能更优。     

奥陶系灰岩顶部超前区域注浆浆液选配分析

煤矿底板注浆加固或改造广泛采用水泥基浆液,而由于注浆材料和浆液性能的差异,在注浆实践中缺少对注浆材料的合理选配及浆液类型和配比的有效调控,致使超前注浆效果难以达到预期目标。针对上述问题,以邯邢矿区奥灰顶部注浆改造为背景,通过分析奥灰顶部宏、细观发育特征,结合当地注浆所用水泥、黏土和粉煤灰等注浆材料的粒径分布特征,对注浆材料进行了合理选配;考虑水灰比、水玻璃掺量、奥灰水化学类型、固相比等因素,对水泥基浆液的物理力学性质进行了正交试验,得到了水泥基浆液物理力学性质及其主控因素。研究结果：奥陶系灰岩顶部峰峰组七段岩层富水性和渗透性大于其上部峰峰组八段,细观空隙中数量占比以闭合裂隙和微张裂隙为主,均值分别为120μm和420μm,宽张裂隙和中张裂隙在裂隙面积中占主要比例,具有较好延展性;奥灰顶部注浆改造过程中可采用水泥-粉煤灰或水泥黏土浆液进行“垫底式”充填注浆,而后采用水泥浆液对微小裂缝和闭合裂隙进行升压注浆或劈裂注浆;水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-黏土浆液的凝结时间主控因素均为水玻璃掺量,水泥浆液黏度的主控因素为水玻璃掺量,水泥-粉煤灰浆液和水泥-黏土浆液黏度主控因素均为水灰比,水泥浆...     

聚酯纤维改性复合水泥基-水玻璃注浆材料试验及应用研究

为解决传统水泥基-水玻璃注浆材料收缩性强、后期强度低等问题,笔者研制了一种添加从废旧纺织品中提取出的聚酯纤维的复合注浆材料。通过室内试验,研究了聚酯纤维掺量和水灰比对浆液析水率、流动性、凝结时间和结石体抗压强度的影响。结果表明:聚酯纤维掺量为2‰、水灰比为0.7∶1、水玻璃掺量为40%时,浆液具有较好的稳定性和流动性、凝结时间可控、力学性能良好。通过扫描电镜观察浆液结石体断面发现,与传统水泥基-水玻璃双液注浆材料相比,掺入聚酯纤维的改性注浆材料微观结构相对密实。通过实际工程应用证明了这是一种较好的加固路基的注浆材料,具有广阔的应用前景。     

复合水泥基速凝注浆材料的试验研究

为了深入研究水泥-水玻璃速凝注浆材料的稳定性能,通过室内试验,分析了复合水泥-水玻璃注浆材料的主要性能参数。利用回归正交试验设计方法,以抗压强度、凝胶时间为主要指标,采用极差法和直观图法分析浆液的抗压强度并对配比进行了优化设计,通过腐蚀试验分析了硫酸盐、碳酸盐对强度的影响。研究结果表明,磷酸氢二钠对注浆材料的强度影响很小,作为良好的缓凝剂效果明显;影响浆材28d抗压强度的主要因素依次为水灰比、水玻璃、减水剂、磷酸氢二钠;浸泡90d,在5%的Na_2SO_4溶液中结石体的强度损失最大达44.1%,在5%的Na_2CO_3溶液中,强度损失达18.5%;选择较优配比浆液作为注浆材料,根据相应的施工工艺,为后期场地加固做好铺垫。     

速凝水泥基注浆材料及其耐腐蚀性

厦门本岛至翔安海底隧道采用普通水泥单液浆加固围岩。为提高围岩的抗渗性能,改善耐海水腐蚀性能,采用普通水泥浆液掺加无碱外加剂的形式制备耐腐蚀速凝注浆材料。试验结果表明,在水灰比0.65~1.0范围内,调整浆液配合比,浆液流动度可达到230~270 mm,初凝时间小于2 h,具有良好施工性能;注浆材料结石体早期强度发展快,后期强度高且无倒缩现象。注浆材料具有微膨胀特性,内部孔径细化,具有良好的抗渗性能,抗渗等级大于P8,满足工程抗渗需求,具有良好的耐海水腐蚀性能。     

硅酸盐—硫铝酸盐水泥混合体系的试验研究

研究了不同比例的硅酸盐、硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间、水泥砂浆的强度性能,并对一定混合比例的OPC-SAC水泥进行了XRD、SEM和水化量热测试。结果表明,硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混合,SAC中的C4A3^-S矿物与OPC中的G3S矿物在共同水化过程中有相互促进的作用,会使混合水泥水化和凝结加速;混合水泥的强度性能与两种水泥的混合比例有关。本研究可对硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的应用提供借鉴。     

隧道富水破碎围岩水泥-水玻璃注浆参数研究

福建某在建隧道围岩破碎,稳定性较差,部分位置有富水溶洞存在。在前期水泥浆灌注无效的情况下,隧道采用水泥-水玻璃(C-S)注浆技术,对富水破碎围岩进行治理。通过室内试验,对不同的水灰比、水泥浆与水玻璃之比以及水玻璃浓度的条件下对比凝胶时间的变化,得到水泥-水玻璃凝胶时间的影响规律。之后选取W∶C=1.2∶1,C∶S=1∶0.6,水玻璃波美度为28°Be′的浆液配比进行现场注浆试验,结果表明水泥-水玻璃具有良好的封堵效果。     

富水砂卵石层袖阀管注浆参数优化研究与实践

针对富水砂卵石层中袖阀管注浆孔距、浆液配合比难以确定的实际问题,论文通过室内配合比试验、现场注浆试验,比较了不同孔距、浆液配合比参数下注浆效果,研究结果表明:粒径0.3~4.5cm,混10%~20%黏性土及20%~40%的中粗砂,渗透系数为20~25m/d的富水砂卵石地层中按照孔距1.1m,单浆液水灰比0.6∶1,双浆液体积比1∶1,注浆压力控制在0.3~2MPa能取得较好的注浆效果。     

袖阀管注浆浆液配比试验研究与应用

采用注浆工程中最常用的普通硅酸盐水泥和超细水泥进行试配,研究了不同配合比对浆液的强度、凝胶时间、稠度、析水率的影响,得出注浆浆液最佳配合比。结合汉宜高铁现场施工经验,对注浆加固后的客运路段做了沉降检测,结果表明,注浆施工工后沉降得到了有效控制,达到了预期效果,可为今后类似注浆工程做借鉴。     

富水砂卵石地层注浆工艺优化研究

砂卵石地层土体空隙大、结构较为松散,为强透水层,在暗挖作业过程中遇到水囊或层间水极易引发掌子面透水甚至坍塌等险情。目前,采用超前导管注浆加固是普遍而有效的工程手段,而合适的浆液配比和合理的注浆参数是注浆加固成功与否的关键。以北京地铁8号线某暗挖区间为例,结合富水砂卵石地层的特点,针对传统水泥-水玻璃(CS)双浆液在富水地层中难以赋存、结石体抗渗性较差等缺陷,通过室内注浆试验优化浆液配方和配比,并结合现场试验优化注浆压力、注浆量、注浆孔距等注浆参数。研究结果表明:在富水砂卵石地层中,改进CS双浆液A液(水玻璃浆液)水固比为1.5,膨润土掺入比例为30%~40%,B液(水泥膨润土浆液)浓度为35°Bé,A液与B液体积比为0.1~0.2,采用注浆压力为1.5~2.0 MPa,注浆量为40~46 L·min-1,注浆孔间距为1.5 m左右的注浆参数,其注浆效果较好。     

富水流砂层注浆设计及控域注浆技术

隧道开挖过程中富水流砂层易引发涌水涌砂及围岩失稳破坏等地质灾害,注浆技术为有效的治理手段。针对青岛地铁区间隧道富水流砂层注浆堵水加固治理难题,结合帷幕注浆第四强度理论及工程爆破施工影响确定注浆加固圈厚度,设计注浆材料、注浆压力、注浆量等注浆参数;采用控域注浆技术对掌子面前方12m富水流砂层进行注浆堵水加固。由掌子面开挖进行注浆复合岩土体及洞内围岩稳定性监测数据分析可知,富水流砂层注浆堵水加固效果明显,围岩稳定性较好,对类似水害治理设计及施工具有一定借鉴意义。     

超细矿物掺合料对复合海工修复材料性能影响研究

基于构筑物修复界面性能,通过掺加超细矿物优化普通硅酸盐水泥–硫铝酸盐水泥复合修补材料的力学、粘结和抗蚀性能,使其满足海洋构筑物修复要求。研究结果表明：超细矿粉和硅灰能够提高材料的粘结强度和抗侵蚀性能,最优掺量分别为10%和9%。超细矿物掺合料的高火山灰活性和颗粒效应改善了硅酸盐–硫铝酸盐水泥复合水泥的修补性能和抗侵蚀性能,并延缓了复合海工修补材料的凝结时间。     

TRD工法在砂层中的关键工艺参数优化研究与应用

TRD工法是一种新型基坑隔水帷幕工法,为研究该工法在砂层中的最优工艺参数,开展室内正交试验,获得影响TRD搅拌墙性能的主控因素。依托青岛地铁庙头站基坑隔水帷幕工程,对水泥掺量和水灰比分别展开单因素影响试验,确定适用于该工程的最优水泥掺量和水灰比,对TRD工法搅拌墙实际效果进行了试成墙检验。研究结果表明:砂层含水率是影响墙体强度的最主要因素;庙头站TRD搅拌墙最优水灰比和水泥掺量确定为1. 4和24%;试成墙墙体28d平均强度满足强度设计要求,TRD工法对青岛地区富水砂层适用性良好。     

粉煤灰、矿渣对水泥水化热的影响

研究了不同水灰比硅酸盐水泥净浆的水化放热过程,以及用粉煤灰、矿渣粉配制成的混合水泥的水化放热过程,并研究了硅酸盐水泥和混合水泥的强度发展规律.试验结果表明:用粉煤灰、矿渣粉等量取代部分水泥,胶凝材料的水化热比硅酸盐水泥的水化热要低,但降低的幅度不完全与粉煤灰、矿渣粉的掺量成比例.单从降低胶凝材料水化热的角度看.掺粉煤灰的效果最好,掺矿渣粉的效果次之.强度试验结果表明,用粉煤灰和矿渣取代部分水泥的试件比同水灰比的水泥净浆试件的早期抗压强度小,但是后期强度增加快,从28 d强度看还是不及纯水泥净浆的强度.