水玻璃自渗注浆加固原状黄土效果及评价

针对原状黄土具有大孔隙的特点,对水玻璃自渗注浆加固原状黄土的可行性及加固效果进行研究.通过现场注浆试验,探究了水玻璃自渗注浆加固原状黄土的可行性并初步确定了加固影响范围.通过强度及水稳性试验,发现经自渗注浆加固后的原状黄土强度高、水稳性好.通过室内自渗注浆模型试验,发现自渗注浆半径随土体含水量的增大而减小,随土体孔隙比的增大而增大.对密度、含水量相同的原状黄土和重塑黄土分别进行水玻璃自渗注浆加固,试验结果表明,加固后原状黄土强度远大于重塑土,说明原状土原有的结构及贯通的大孔隙有利于提高自渗注浆效果.室内外试验结果表明,原状黄土经水玻璃自渗注浆加固后其强度和抗变形能力均大幅提高.运用渗流力学推导出自渗注浆柱形扩散公式,在可接受范围内,注浆半径和注浆量其理论计算值与实测值之间的差异分别约为25%和40%.     

黄土的三轴试验研究

通过不同含水量的原状黄土与重塑黄土的三轴试验,研究了黄土的吸力、变形和强度特性.通过对吸力的直接测量,得到了剪切过程中吸力随应变增加有所增加,原状黄土与重塑黄土的吸力大小及其变化特性基本一致的结论;等向固结过程中原状黄土与重塑黄土的体变差异小于原状黄土与饱和原状黄土的体变差异;黄土的强度指标中,粘聚力受含水量和扰动的影响较大,而内摩擦角则相对稳定;在扰动和湿度两个因素中,黄土结构性变化主要受含水量影响.     

超细水泥注浆材料煤壁注浆加固试验研究

目前工作面煤壁注浆加固主要采用有机注浆材料,成本过高,普通水泥注浆材料在煤体中扩散性差,且与煤体黏接力小.将成本低廉的超细水泥注浆材料应用于煤壁注浆加固,研究了浆体黏度、凝结时间以及结石体强度等性能,并在山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司3305工作面撤架通道煤壁进行了注浆加固试验,结果发现,浆液凝结时间短,结石体强度达到9.6MPa,浆液扩散半径大于3 m,煤体黏接强度达到3.6MPa,证明超细水泥注浆材料可以在煤壁中良好渗透扩散,对控制煤壁片帮具有良好效果.     

钢渣-水泥注浆加固全强风化花岗岩试验研究

为研究钢渣-水泥浆液对全强风化花岗岩的注浆效果,采用了不同水灰比、不同钢渣含量的浆液对全风化花岗岩进行注浆试验,测定了浆液凝结时间、浆液扩散半径,结石体单轴抗压强度,渗透系数的变化曲线,初步确定了注浆效果较好的水灰比与钢渣含量范围.后采用PFC离散元软件对实际隧道掌子面进行数值模拟,进一步评价钢渣-水泥对全风化花岗岩的注浆加固效果,分析最优水灰比与钢渣含量.结果表明:浆液扩散半径随着钢渣含量上升而减小,当浆液水灰比≥1时,浆液扩散半径减小幅度不超过6%;钢渣含量与水灰比,共同影响全风化花岗岩结石体的抗压强度,当水灰比1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度先上升后减小,当水灰比≥1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度不断升高但速率减慢;结石体的渗透系数随着钢渣含量上升,先增大而后减小,且水灰比越小,下降越明显;全风化花岗岩地层隧道超前加固中,采用水灰比1:1,钢渣含量为6%钢渣-水泥浆液进行注浆,掌子面的稳定性可以得到有效保障,研究成果可为类似全风化花岗岩地层的注浆加固工程提供指导.     

粉煤灰对双液注浆材料性能影响的试验研究

在固定水泥浆稠度及水玻璃浓度的前提下,调整粉煤灰掺量设计10组配比,进行水泥-水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验研究,通过对实验数据的整理和分析,得出粉煤灰对水泥-水玻璃双液注浆材料凝胶时间与固结强度的影响关系.     

浆液浓度对双液注浆材料凝胶时间影响的试验研究

选用不同稠度的水泥浆及不同浓度的水玻璃,进行水泥—水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验,4种W/C与4种0Bé共设计16组配比,通过对实验数据的整理和分析,得出浆液浓度对水泥—水玻璃双液注浆材料凝胶时间的影响关系.     

破碎煤岩室内注浆加固效果分析

为研究碳纤维和VAE乳液改性超细水泥浆加固破碎煤岩的可行性，通过室内单轴压缩试验对比煤岩、水泥浆试块和注浆体的抗压强度进行分析。试验结果表明：结石体抗压强度较原煤提高40%,较水泥浆试块提高25%,注浆效果良好；通过对比注浆体单轴压缩破坏前后状态，可知注浆体薄弱面由破碎煤岩原有裂隙所控制，在抗压试验时，主要沿着岩-浆-岩交界面产生破坏。     

矿渣粉对C-S双液注浆材料性能影响的试验研究

在固定水泥浆稠度及水玻璃浓度的前提下,设定水泥浆液与水玻璃浆液的体积比为1∶1,调整矿渣粉掺量设计8组配比,进行C-S双液注浆材料的配合比设计与试验研究.通过对注浆材料的凝胶时间、固结强度及固结形貌的分析研究,来探索矿渣粉对C-S双液注浆材料注浆性能及硬化性能的影响关系.     

结构性对黄土压缩回弹性能影响的试验研究

根据黄土的大孔隙、高强度及欠压密等特性,对不同含水量的原状土与重塑土进行了一系列侧限压缩试验,包括压缩试验、压缩再回弹试验和压缩回弹再压缩试验,并对天然含水量下原状土进行4种不同荷载下的回弹再压缩试验.在试验的基础上详细分析了结构性对黄土的压缩和回弹性能的影响,尤其是对原状土在结构屈服前后的力学性能变化的影响,得出黄土的结构性对其压缩回弹性能的影响显著,特别是在结构屈服压力前后,原状土的回弹能力差别较大.研究成果为提出一种结构性黄土先期固结压力的推求方法奠定了基础.     

考虑水泥-水玻璃双液浆黏度时空效应的隧道预注浆研究

水泥-水玻璃双液浆作为典型的速凝型浆液开始在隧道超前注浆施工中得到广泛应用,但目前对于双液浆渗透扩散机理的研究较少,注浆压力、浆液扩散半径以及注浆量等关键施工参数的确定多以经验为主.本文考虑水泥-水玻璃双液浆为黏度时变性的宾汉姆流体,基于双液浆的流变方程,同时考虑双液浆的黏度时效性和黏度空间效应,推导得到了表征双液浆黏...     

干湿循环对原状及重塑黄土渗透系数的影响分析

长期的干湿循环作用会引起黄土内部结构的变化,从而影响其渗透系数及工程性质。本文通过干湿循环试验,研究原状黄土及重塑黄土在干湿循环作用下的渗透系数、孔隙率和干密度的变化情况。在干湿循环条件下,原状黄土渗透系数减小,重塑黄土渗透系数增大。重塑土边坡由于水土流失更容易产生冲沟和内部侵蚀,加速黄土滑坡和坍塌的发生。     

油井注水泥紊动扩散研究

本文利用流体力学中的紊动扩散基本方程式,研究了油井注水泥作业中,水泥浆与泥浆在隔离液中的紊动扩散模式,并求出了水泥浆与泥浆在隔离液中的紊动扩散规律。最后利用这一扩散规律,导出了注水泥最小隔离液体积计算公式及紊流接触时间计算公式。这些公式可以作为现场油井注水泥隔离液设计的参考。     

黄土的三轴剪切吸力变化特性与结构性的分析

黄土的结构性与其骨架中存在的吸力作用有密切关系,吸力作用提高了土骨架的结构稳定性.黄土表现出的结构性不仅仅与其内在吸力作用有关,而且与土骨架中存在的胶结作用相关.本文通过原状黄土、重塑土的非饱和三轴试验,揭示了它们的基质吸力随着剪切变形的发展规律,以及原状黄土应力结构性参数随剪切变形的变化规律.表明原状黄土较重塑土的基质吸力小,但其抗剪切能力较大,它的结构性在较低应变条件即发挥到了峰值.随着剪切变形发展,黄土的结构性逐渐衰减,而其基质吸力却不断增长.非饱和黄土的基质吸力对其抗剪强度有增强作用,但不能反映黄土的结构性.结构性参数及其变化能明确地反映黄土的结构性演变.     

浆液性质对注浆压力及扩散方式的影响规律

为研究浆液性质对于注浆压力及浆液扩散模式的影响规律,设计了注浆扩散模拟试验系统。该系统通过采用整体填土压实,相比常规人工分层填土压实,可有效避免土体内部层间界面的产生,从而避免层间界面对于浆液扩散的影响。通过上述注浆扩散模拟试验系统开展了羧甲基纤维素钠浆液(模拟渗透注浆)、水泥单液及水泥-水玻璃浆液的土体注浆试验,分析注浆压力及浆液扩散特征,并针对注浆压力进行理论分析验证。研究结果表明:浆液性质对于注浆压力增长及劈裂特征点具有显著影响,通过分析注浆压力增长趋势及劈裂特征点特征可判定浆液扩散模式。     

基岩冻结凿井冻结孔的泥浆置换充填研究

通过实验室及现场试验,开展了缓凝水泥浆配方及性能、水泥浆结石体冻融力学特性、冻结管下沉可行性及泥浆置换充填工艺的研究.研究表明:通过掺加常用的稳定剂、降失水剂、缓凝剂获得的3种缓凝水泥浆,在35~45℃条件下稳定性良好,缓凝时间达22~34h,能与常用的钻孔泥浆较好地相容;研究掌握了缓凝水泥浆的表观黏度随温度、时间的变化规律,以及掺加膨胀剂、冻融工况对水泥浆结石体的强度、渗透系数的影响.冻结管下沉的安全性分析表明:除浮力外,管外环形空间的大小及浆液黏滞阻力对冻结管安全下沉也具有重要影响.     

玻璃纤维提高水泥浆液强度及对锚杆承载性能的影响

对于锚固工程,往水泥浆液中掺入少量的玻璃纤维（掺入量为水泥质量的0．07％～0．15％）,可明显提高水泥浆结石体抗压强度,提高与锚孔孔壁的粘结抗剪强度,提高结石体的抗冲击韧性和抗裂能力,一般能比普通水泥浆液提高20％以上;同时,改善锚杆受力环境和锚固段粘结应力的分布形态,增强锚固体的极限承载力,有效加强对锚杆的保护和减少预应力的损失。     

改性温轮胶微丸对水泥浆体性能的影响及其作用机理研究

研制开发出了一种新型的改性温轮胶微丸,旨在改善温轮胶与聚羧酸减水剂之间的竞争吸附问题,即解决原状温轮胶和聚羧酸减水剂共同使用时,原状温轮胶虽然改善浆体的离析泌水,但会大幅降低浆体流动性的问题。对掺入该类型温轮胶微丸后水泥浆体的1h静置泌水率、流变性能、水泥砂浆流动性和胶砂强度的变化进行了研究。结果表明:改性温轮胶微丸能够有效地降低水泥浆体的触变性,当改性温轮胶微丸掺入水泥浆体中时,水泥浆体1h静置泌水率和原状温轮胶一样,能很好地解决浆体的离析泌水问题,同时能够改善水泥砂浆的工作性能并能在一定程度上增进水泥胶砂的强度。其原因是改性温轮胶一方面会形成三维空间网状结构,具有与原状温轮胶相同的增稠、抗离析泌水和剪切稀化的特性;另一方面,衣膜材料与聚羧酸减水剂不存在竞争吸附问题,当其溶解后温轮胶才得到释放,而后释放的温轮胶在浆体中起到增进稳定性的作用,对流动性影响小。     

水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料试验研究与应用

为解决传统注浆材料在大体积充填注浆时成本高、固废材料利用低、凝胶时间控制不精确等问题,提出水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料。通过室内试验分析改性水玻璃配比、改性水玻璃体积分数和粉料比例对浆液初凝时间、终凝时间、流动度及单轴抗压强度的影响规律;通过工程现场试验,研究该注浆材料的可泵性、操作性,利用物理探测方法,对注浆治理效果进行评价。结果表明,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料的初凝时间为8~70 s、终凝时间为2~9 min;初凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而增长,终凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而缩短;凝胶时间与粉料中粉煤灰的质量分数呈正比;浆液流动度与改性水玻璃体积分数及粉料中粉煤灰质量分数成正比;粉煤灰质量分数与浆液结石体抗压强度呈负相关,改性水玻璃体积分数(水泥粉煤灰浆液与改性水玻璃体积之比)为1∶0.6或1∶0.4时,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料固结体的7 d抗压强度达到峰值9.35 MPa和6.86 MPa;水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料可提高固废利用率,且各性能满足注浆需要,在实际应用中可依据工程要求调整配比,为类似的注浆工程提供参考。     

碱土加固注浆材料试验及其工程应用

在碱土注浆加固的基础上,对一种注浆加固材料的主要性能参数及其在静水条件下的材料特性进行室内试验研究。基于现场施工对材料胶凝时间和加固强度的要求,测定材料在不同配比下的胶凝时间,结合力学性能试验测定材料的净浆结石体强度及岩土固结体强度;针对加固治理的材料要求,测定材料在不同静水条件下的耐久性和稳定性,并与其他注浆材料进行了比对分析。依据材料性能和张马屯铁矿泥质破碎带的特点,系统阐述了材料的应用方法与效果。研究结果表明,该材料的胶凝时间精确可调,净浆结石体强度及岩土固结体强度均较高,耐久性和稳定性良好。     

甘肃黑方台黄土水分运动参数试验研究

灌溉渗透诱发型黄土崩滑灾害在黄土高原具有普遍性,其中以黑方台灌区最具典型性和代表性.从非饱和土力学角度看,黄土在灌溉后更易发生蠕变变形和破坏.黄土含水量这个土壤水分运动参数将对黄土自身的变形和破坏产生一定的影响,进而造成黄土崩滑灾害的可能.选取甘肃省临夏回族自治州永靖县盐锅峡镇黑方台原状黄土与扰动黄土作为试验介质,采用Ku-p F非饱和导水率测定系统测定其土壤水分特征曲线,并运用MATLAB软件拟合实测数据.结果表明:原状黄土中的大孔隙对土壤水分特征曲线具有显著的影响;原状黄土被扰动重塑后,失水率变大,持水性能变强;原状黄土特殊的结构性将随着水体的侵入而逐渐丧失;张力计法只适合测定低负压范围的水分特征曲线;采用Van方程参数拟合方法拟合渗透系数存在较大误差.