磷石膏基尾矿胶结充填材料研究

以磷石膏、固硫灰为主要材料，水玻璃为碱性激发剂，尾矿为细骨料，制备了磷石膏基尾矿胶结充填材料。围绕胶结充填材料的流动性、泌水性、力学性能、体积变形性能，研究胶凝材料、胶砂比、质量浓度对充填材料性能的影响，通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究其水化产物组成及微观形貌。结果表明：当胶结材料配比为磷石膏∶固硫灰∶水泥熟料=30∶63∶7，外掺水玻璃1.1%，胶砂比1∶2，质量浓度为78%时，成本较低，其工作性能良好，7、28 d无侧限抗压强度分别为1.06、4.48 MPa。     

富水岩溶越江盾构隧道注浆材料试验与应用研究

考虑传统材料难以同时满足富水岩溶充填注浆与后续盾构掘进要求,研制一种环保型可控膏状注浆材料(TGM)。通过大样本室内试验,测试TGM材料的主要性能参数及其在岩溶水下浆材的特性,最后将研究成果成功应用于长沙地铁3号线水下岩溶越江盾构隧道注浆工程。研究结果表明:研制的TGM材料具有凝结时间快、屈服应力增长迅速、流动度高、析水率低、结石体收缩率小以及早期强度起效快,后期强度适中等特点;当注浆材料黏土原浆相对密度为1.30,水固比1∶1,添加剂a掺量1%,添加剂b掺量0.15%时,TGM材料的主要性能最优;岩溶水流速低于1 m/s,留存率可达75%以上,岩溶水养护条件下结石体完全压滤后12 h抗压强度可达2MPa,90 d抗压强度8 MPa,渗透系数低至10-7 cm/s,微观结构显示内部呈明显的块团状稳定结构。通过现场注浆应用表明,TGM材料能有效填充水下岩溶,浆液与岩溶充填物胶结紧密,渗透系数降至4.7×10~(-5) cm/s,后续盾构掘进过程无异常突变情况,盾构机姿态可控,注浆与掘进效果达到预期。可以预见,TGM是一种比较理想的水下岩溶越江盾构隧道注浆材料。     

水下岩溶浆液抗分散性质试验研究及工程应用

开发了一种水下岩溶注浆材料抗分散性质测试装置,能科学评价注浆浆液的抗分散性质。利用该装置进行了改性黏土水泥膏浆充填水下岩溶的抗分散性质试验,采用留存率指标对浆液在不同水固比、岩溶水流速下的抗分散性质进行了定量评价,并对留存体进行物理力学性能测试。试验表明,改性黏土水泥膏浆抗分散性能受浆液水固比、岩溶充填物及岩溶水流速等因素影响明显,在不大于0.8 m/s的岩溶水流速下浆液抗分散性能良好,随着浆液水固比或岩溶水流速的减小,浆液留存率呈增大趋势,而充填物的存在会显著提高浆液的留存率。取留存体进行物理力学性能测试,留存体密实度受充填物影响较大,浆液水固比次之,岩溶水流速影响较小;动水岩溶环境下注浆时,浆液顺水扩散距离大于逆水扩散距离,浆液黏度对扩散距离影响明显,岩溶水流速有利于浆液沿顺水流方向扩散而抑制浆液沿逆水流方向扩散;留存体28 d抗压强度受抗冲条件影响明显,影响因素中充填物对留存体的抗压强度影响最大,其次为浆液水固比和岩溶水流速,岩溶水养护环境下28 d抗压强度明显小于淡水环境养护,但仍可达3 MPa。经工程应用原型试验表明,改性黏土水泥膏浆可用于一定岩溶水流速下的岩溶区治理,室内试验提出的水下岩溶治理工程浆液配比选取原则可行,可为盾构隧道水下岩溶注浆治理提供理论指导。     

利用矿山尾矿制作蒸压砖的试验研究

对利用矿山尾矿制作蒸压砖进行可行性试验研究,制得蒸压砖的密度为1900～2000kg/m3,原料配比为m(尾矿)∶m(石灰)∶m(石膏)=78∶20∶2,水灰比为0.15,蒸压制度:升温2h、恒温12h、自然降温3h,成型压力25MPa,抗压强度检测结果为:单块最小值为15.2MPa,平均值为17.5MPa,达到GB 11945—1999《蒸压灰砂砖》标准规定的MU15级砖的要求。     

金属矿山尾砂胶结充填材料优化试验研究

针对目前一些金属矿用人工砼砖支护采矿成本高、支护效果差的现状,采用尾砂胶结充填法对水银洞金矿采空区进行了试验性充填。在进行全尾砂材料坍落度实验和抗压强度实验后,进一步研究了P.C 32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰、尾砂、废石和聚羧酸减水剂制备充填材料的优化方案。结果表明,只用尾砂和水泥作为填充材料时,灰砂比>1∶3方能满足安全生产的材料强度,此配比成本偏高,而加入一定比例粉煤灰的材料既经济又符合安全生产指标。当P.C32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰、尾砂质量配比为1∶0.5∶8最为理想,可节约近50%的水泥配比,有效降低了充填成本。同时,水银洞金矿采空区现场充填实验结果显示,该配比尾砂造浆均匀,放砂流量比较稳定,充填体抗压强度较好。     

某岩溶隧洞围岩双液注浆加固技术研究

突水突泥是隧道施工过程中常遇到的地质灾害,给工程施工造成的危害性极大。为了能够有效处理岩溶突泥给工程带来的不利影响,本文以某岩溶排水隧洞充泥溶洞、溶沟注浆加固工程为背景,研究了双液注浆加固岩溶隧洞围岩的机理。在详细勘查分析隧洞岩溶地质条件的基础上,通过现场注浆试验,对水泥-水玻璃浆液配比、注浆压力、浆液扩散半径等技术参数和注浆工艺进行了研究。表明:①需要通过对于不同岩溶发育条件、不同注浆序次,需要有针对性地选择双液注浆的浆液配比和注浆压力;②采用水泥-水玻璃双液注浆方法加固岩溶隧洞中的淤泥质粘土可以取得较好的效果。③地表注浆为岩溶隧洞掘进提供了一定的安全储备,但在掘进过程中对已查明的溶洞、溶沟区段需要做好围岩超前支护措施。     

昆明地铁某深基坑溶洞处理关键技术分析

以昆明轨道交通5号线工程圆通公园站深基坑工程为例，探讨了复杂溶洞条件下深基坑工程施工工艺及溶洞处理工艺。通过对岩溶水的处理方法、溶洞注浆施工工艺流程的阐述和分析，结果表明：(1)岩溶水在不同时期处理方式不同，其中钻孔注浆质量的控制是保证基坑稳定的关键；(2)对岩溶水的处理应根据地下水系的水力联系特征确定，使用水泥砂浆填充溶洞可有效增强地基结构的总体安全性；(3)溶洞注浆施工工艺的选取对注浆孔质量产生显著影响，在保证注浆质量的同时，也应注意对溶洞处理效果的检测。     

采空区充填注浆材料的研制与工作性能研究

研制了一种适用于胶结充填法的黄金尾矿注浆材料,采用控制变量法定量地研究了水胶比、砂胶比、碱激发剂、胶结微粉、塑性膨胀剂、矿物掺合料等对注浆材料的工作性能和竖向膨胀率的影响规律。结果表明所研制注浆材料的最优配比为:“水泥:胶结微粉”为20:80,其中胶结微粉中“黄金尾矿粉:粉煤灰:矿渣”为60:20:20;硅灰掺量5%;水胶比0.8、砂胶比1.2、缓凝剂0.8%、塑性膨胀剂2%、碱激发剂5%。缓凝剂、减水剂、塑性膨胀剂为相对于总胶凝材料的质量比,碱激发剂为相对于胶结微粉的质量比。按最优配比制备的注浆材料初始流动度340mm、30min流动度291mm,满足采空区充填注浆材料的指标要求。     

山西中南部铁路通道岩溶路基灌浆效果评估

为确保路基的安全和稳定,选择山西中南部铁路通道DK1003+555.0～DK1003+751.7段路基进行了岩溶注浆试验,在注浆后采用高密度电法勘探进行了岩溶注浆效果的评估,结果表明,溶蚀、空洞、裂隙、不均匀体均得到了不同程度的充填,采用的注浆措施可行、灌浆效果比较明显,可以在山西中南部铁路通道岩溶地段推广运用。     

公路下采空区注浆充填材料试验研究

对高速公路下采空区充填注浆材料的选取进行了阐述,并通过对注浆材料浆液进行配比试验和分析,得出注浆材料的特性,指出煤矿采空区注浆浆液配合比应按帷幕孔、注浆孔的性质和孔内空洞、裂隙发育情况来确定。     

原材料配比对金属尾矿免烧砖抗压强度的影响

大量利用金属尾矿资源,既能减少对生态环境的影响,还可生产满足京津冀地区工程建设需求的建筑材料,具有低碳绿色的显著特征。本文以承德地区金属钼尾矿和石屑为主要原料,以水泥和粉煤灰为胶结材料,采用半干法压制成型工艺,生产混凝土免烧砖制品,研究了各原材料配比对免烧砖抗压强度的影响。试验结果显示:(1)免烧砖较适宜的原材料配合比为15%水泥、18%石屑、11%粉煤灰和56%钼尾矿;(2)水泥含量对免烧砖抗压强度具有非常显著性影响,而粉煤灰、石屑、脱硫石膏影响不显著;(3)减少石屑细粒比例,或掺加铁尾矿替代部分石屑,均能小幅提高试块的抗压强度;(4)掺加Na_2SO_4或NaCl早强剂能提高免烧砖强度,而掺加1.0%Na_2SO_4较合适。     

岩前大桥岩溶桩基施工技术

永武高速A11合同段岩前大桥岩溶十分发育,可溶岩为灰岩,岩溶形态主要为半充填溶洞、空溶洞和土洞。溶洞属浅埋型,桥基采用钻孔灌注桩加固。文章介绍了岩溶挖孔灌注桩施工岩溶处理原则、注浆方法,并给出常见事故处理要点,可为类似工程施工提供借鉴。     

岩溶地区冲孔灌注桩主要施工处理方法

主要根据临桂县交通大厦工程1#、2#楼桩基施工实践,介绍在桩基施工过程中采用充填粘土、片石,钢护筒跟进,充填砂石、注浆等方法措施,处理岩溶地区溶洞层的施工技术.     

污泥基生态混凝土的制备

为了避免污泥随意排放产生的二次污染并合理利用污泥中的有效成分,本文研究出一种无污染、低成本、简单易行的污泥资源化利用新途径。以污泥、细砂、粗骨料、水泥为基料,加入一定量的聚羧酸减水剂,按照不同基料配比制备出生态混凝土,并对其进行抗压、抗折、孔隙率、渗滤液等指标的测试及工艺流程的探讨。结果显示,在试验范围内最优配比为水∶水泥:污泥:砂石:细砂=0.21:1:0.5:0.95:3,此时样品的抗压强度可达19~22MPa,抗折强度可达1.75~1.90k Pa,孔隙率为19%~20%;产品渗滤液p H值为8.4~8.9,渗滤液中含有N、P、K等营养元素,且金属元素都低于相应国标规定的限值。此工艺所制备的生态混凝土制品可以用于边坡护理、道路绿化等场所,具有广阔的市场应用前景。     

充填体与岩体三维能量耗损规律及合理匹配

 根据灰砂配比为1∶4,1∶8,1∶10和1∶12的4种胶结充填体力学试验结果,揭示不同配比充填体三维损伤耗能规律。针对矿床开采岩体应力转移并释放能量特征,探索矿床开采过程中岩体三维能量释放规律。研究结果表明,矿体埋藏越深,开挖岩体释放能量越高;岩体弹性模量越高或泊松比越低,岩体释放能量越小。根据充填体与岩体耦合作用的三维能量耗损特征,探讨充填体与岩体的合理匹配,并用该匹配模型验证安庆铜矿采用最低充填配比1∶12开采矿石是可行的。研究发现,充填体与岩体的匹配系数K和三维原岩应力、岩体及充填体力学参数相关,不同开采技术条件必须设计合适的充填体抗压强度才能实现与岩体匹配。     

岩溶充填黏土注浆加固试验研究

岩溶充填黏土失稳是岩溶隧道突水突泥灾害主要类型之一,为研究注浆对岩溶充填黏土的加固机制与效果,自行研制一套室内注浆试验系统。该试验系统主要由围压加载系统、数据采集系统、注浆模块以及压力室模块构成,具备模拟真实地层应力状态、渗流环境的功能。利用此试验系统模拟岩溶腔体真实赋存环境,开展充填黏土在不同初始密实度、注浆压力下的注浆试验,并对注浆加固试样进行力学、渗透特性试验。结果表明:(1)试样密实程度影响启裂压力,当试样孔隙度由37.5%减小到35.5%时,启裂压力由0.49 MPa增长到1.22 MPa,注浆压力小于启裂压力时,浆液主要以挤密形式进入土体,当注浆压力超过启裂压力,土体进入劈裂注浆阶段;(2)浆液加固形式与扩散半径主要受注浆压力与注浆量控制,试样应力状态决定劈裂注浆扩展方向;(3)注浆通过对土颗粒的挤密、劈裂、化学胶结及压滤作用,使黏聚力与渗透系数明显改善,注浆终压达到3.5 MPa时,试样黏聚力较注浆前平均提高84.26%,渗透系数平均下降93.97%;(4)注浆在加固土体的同时,也改变内部原有结构,随着注浆终压的增大,注浆量的增加,土体应力–应变曲线逐渐表现出应变软化特点。试验结论对岩溶充填黏土注浆加固机制的认识及现场注浆工作有一定借鉴意义。     

岩溶地层地下连续墙槽壁附近溶洞封闭的施工技术

从溶洞抽排岩溶水、二次填料、二次注双液浆、压密注浆封孔等方面详细介绍了岩溶地层地下连续墙槽壁附近溶洞封闭的施工方法,为今后类似工程施工提供借鉴。     

多元复合掺合料对胶砂力学性能的影响

制备了铁尾矿-煤矸石二元复合掺合料和铁尾矿-粉煤灰-煤矸石三元复合掺合料，研究了复合掺合料的配比和替代率、活化剂的种类(NaOH、Ca(OH)₂、Na₂SiO₃)和掺量对胶砂力学性能的影响，采用SEM观察了胶砂的微观结构。结果表明：对于二元复合掺合料，当铁尾矿粉与煤矸石粉的质量比为1∶1时，胶砂的28 d抗压、抗折强度达到最大，抗裂性能较好；对于三元复合掺合料，当铁尾矿粉、粉煤灰、煤矸石粉的质量比为4∶3∶1时，胶砂的28 d抗压强度最大，28 d抗折强度较高，抗裂性能较好；随着三元复合掺合料替代率的增加，胶砂的抗压、抗折强度基本呈降低趋势；活化剂NaOH对胶砂力学性能的改善效果较Ca(OH)₂和Na₂SiO₃好，NaOH的最佳掺量为1.6%。     

以褐煤粉煤灰和煤矸石为原料制备透水砖的工艺研究

以锡林郭勒地区的褐煤粉煤灰、煤矸石为主要原料,炉渣为骨料制备烧结透水砖。研究了原料配比、骨料粒径和掺量、成型压力、烧结制度等参数对透水砖抗压强度和透水性能的影响。结果表明,原料配比为m(粉煤灰)∶m(煤矸石)∶m(1～2 mm炉渣)=60∶15∶25,成型压力25 MPa,105～110℃温度下干燥,烧结温度1080℃、保温时间30 min条件下,制备的粉煤灰透水砖性能较优,其抗压强度为31.2 MPa、透水系数为1.12×10~(-2) cm/s。     

常规隧道岩溶的几种处治措施综述

在岩溶地区的隧道施工过程中,经常遇到规模不一、充填情况不一的溶洞,给施工造成极大困扰。文章结合广西岩溶地区某隧道的特殊地质情况,对常规中、小型及大型充填型溶洞、空洞位于隧道不同部位的处治措施进行了综述,并简述了本隧道岩溶涌、突泥的处理措施。