填土介质劈裂注浆加固机理试验及效果评价

为了探究填土介质劈裂注浆的浆液扩散规律和加固机理,设计了一套由试验台架系统、注浆系统和信息监测系统构成的三维模拟注浆试验系统,开展填土介质劈裂注浆试验研究。通过观察注浆加固后浆脉的性状和分布特征,分析浆液在填土介质中的扩散规律和加固机理。对注浆前后的土体进行单轴压缩试验、轻型动力触探试验、渗透性试验以及室内土工试验,探讨了不同性状浆脉的分区特点与填土力学性能的关系,并对填土注浆后加固效果进行评价。最后,通过工程实例,验证了该模型试验和加固效果评价的合理性和可靠性。研究结果表明,填土介质劈裂注浆形成的浆脉主要由底部半球形浆泡以及呈板状的主干浆脉、网状分支浆脉和渗透充填浆脉4种性状浆脉组成,被注土体通过主干浆脉-分支浆脉-渗透充填浆脉的三级浆脉网络以及土体间的压密作用得到加强。注浆后,被注土体的单轴抗压强度平均提升186%,渗透系数平均减小47倍。平均黏聚力和内摩擦角分别提升45.3%和44.9%。此外,填土的密度、含水率等其他各项指标均有一定程度提高,动力触探试验结果反映的承载特性与浆脉的分布情况基本一致。

地铁隧道砂土劈裂注浆加固机理分析

[目的]地铁隧道砂土在注浆过程中,其砂土应力场与浆液流场存在动态耦合作用。为了提高地铁隧道砂土注浆设计水平,需对浆土耦合效应下的砂土劈裂注浆机理进行研究。[方法]将劈裂注浆扩散过程简化为对称扩张过程,以宾汉流体为代表对浆液流场的基本特征进行分析;将砂层视作线弹性变形的理想材料,采用均质各向同性的弹性假定,推导了劈裂通道宽度、浆液压力的时空变化方程;通过调节浆液黏度、砂土刚度等参数,对砂土劈裂注浆的基本规律进行了探讨。根据浆土耦合效应下砂土劈裂注浆的基本规律,对重庆地铁10号线二期兰花路站—后堡站区间中粗砂-粉土地层下的砂土劈裂注浆进行了现场验证,得到了主浆脉长度和次浆脉长度。[结果及结论]浆液压力在注浆起始和末尾阶段变化较为剧烈,而在中间阶段较为稳定。浆液黏度、砂土压缩模量是影响劈裂扩散规律的重要因素:浆液黏度和砂土压缩模量越小,浆液扩散半径越大;砂土压缩模量越大,劈裂通道宽度越小。工程验证发现,浆脉长度开挖检测值与理论计算值存在17%~22%的误差,表明该理论模型具有一定的工程应用价值。

微生物加固粉土的强度特性及加固机理研究

针对华北地区广泛分布的黄河冲积粉土级配差、强度低的问题,采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对其进行加固。通过三轴试验研究加固粉土的强度特性,通过微观结构测试分析其微观机理;结合宏观现象和微观机理揭示强度加固机理。结果表明:MICP加固后粉土的强度得到了大幅提升;其黏聚力和内摩擦角均随加固轮数、胶结液浓度的增加而增大,且增长速率呈现出先快后慢的趋势;在胶结液浓度为0.5 mol/L、加固两轮时加固效率更高。就微观结构而言,土样中的孔隙随胶结液浓度和加固轮数的增大而逐渐减少;土样截面的平均非孔隙面积比随加固轮数、胶结液浓度的增加而增大;黏聚力、内摩擦角与平均非孔隙面积比之间均符合先快后慢的双线性增加关系。黏聚力与内摩擦角提升原因在于MICP加固生成的碳酸钙通过粘结粉土颗粒,填充堵塞颗粒间孔隙,使平均非孔隙面积比增大,进而提升土体强度。

改扩建公路桥梁桩基注浆加固机理及工程应用

为保证改扩建公路桥梁的建设水平,总结了渗透、压密、劈裂注浆法对桩基的加固机理,以某国道改扩建公路桥梁为研究对象,制定了注浆加固方案,利用有限元软件建立计算模型,从桩顶沉降、桩基承载力分析了注浆法的应用效果。同时,从钻孔、浆液配置、压浆等施工环节阐述了注浆加固桩基的质量控制要点,研究成果可为公路桥梁改扩建项目建设提供参考。

松软巷道注浆加固机理与浆液扩散规律研究

为分析松软破碎岩体注浆过程中的加固机理以及浆液扩散规律,以唐安煤矿3310掘进面为研究对象,从渗透加固作用、密实固结作用、充填胶结作用、骨架支撑作用四个方面阐述了注浆加固机理,根据实际工程地质条件,利用3DEC软件建立数值模型,分析了不同注浆压力、不同裂隙开度下浆液扩散半径变化情况。数值模拟结果表明:浆液扩散半径随注浆压力增大而增大,但增加速率逐渐减小;扩散半径随着裂隙开度增大,呈先增大后减小趋势。

隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩加固机理及现场试验检测

为防止隧道浅埋段软弱围岩开挖过程中发生大范围的坍塌和其他地质灾害,许多技术人员对此进行了大量的、科学的、系统性的研究。高压喷射注浆桩是处理软土地基的有效方法,不但能够对岩土体起到加固作用,而且能改善隧道浅埋软弱围岩的整体作用。文章以连霍国家高速公路兰州南绕城和平隧道出口明洞段内旋喷桩复合地基为依托工程,研究隧道浅埋段高压旋喷桩地表加固的机理,系统地通过现场试验来检测加固设计方案和施工质量。

粒化高炉矿渣微粉在软土固化中的应用及其加固机理

软土固化是国内外广泛应用的软土地基处理技术之一,而波特兰水泥是最常用的软土固化剂。但是,波特兰水泥的生产过程存在显著的环境问题,主要表现为高能耗、高CO2排放和不可再生资源消耗。为了减轻该影响,可以采用工业副产品/废料作为主要原料,来替代(全部或部分)水泥作为软土固化剂。介绍了工业副产品/废料——粒化高炉矿渣微粉的生产来源、主要成分,以及在软土固化中的应用现状和加固机理。采用粒化高炉矿渣微粉作为软土固化剂不仅可以减小水泥生产过程带来的环境影响,同时还能提高软土固化效果,降低工程造价。

高填方土石混合料强夯振动响应及加固机理研究

基于土石混填料强夯加固的大型现场振动速度测试的试验成果,深入地分析了质点振速和波形在强夯过程中的传播及演化,以此研究了1000 kN·m夯击能作用下土石料填筑体的内部质点的振动响应及强夯加固机理。结果表明:土石料在强夯作用下土体内部仅有冲击波和振动波两种振动形态;提出了强夯起始加固临界振速的概念和确定方法,并给出相应的振速值;通过分析填筑体空间振速演化规律,阐述了粗粒土石混合料的强夯加固机理,将强夯过程分为加固发展阶段和加固退化阶段。为工程条件下强夯施工层厚给出指导性建议。

桩-网复合地基加固机理现场试验研究

通过在广东某环城高速公路深厚软土地基加固工程中设置桩—网复合地基试验段,研究路堤荷载下桩—网复合地基的工作机理,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比、网的受力等性状。试验成果表明：桩—网复合地基可以有效减少沉降量,可以用于填土高、软土厚度大的路段;路堤荷载下管桩与桩间土沉降不协调,土工格栅调节桩土分荷比的作用非常明显;长桩区格栅上、下的桩土应力比相差较大,桩土应力比最大值接近80;未达到持力层上的短桩桩土应力在14-22之间比较小,格栅兜提作用随桩土沉降差增大而得到发挥;在传递荷载方面,格栅作用要强于土拱的作用,满载时各向桩顶传递30%左右的荷载,土工格栅应变最大仅为1%,且桩帽边缘处应变最大,桩间应变最小。

CFG桩复合地基加固机理及工程实例分析

CFG桩复合地基是一种加固软弱地基的常用方法,已在国内得到了广泛应用。本文分析了CFG桩复合地基的加固机理:CFG桩对地基土具有挤密加固和置换作用;通过设置柔性褥垫层,使桩间土的承载力得到充分发挥,显著提高复合地基的承载力。在此基础上,结合柳州市一建筑地基处理工程实例,对CFG桩的设计计算、施工工艺和检测技术进行了分析,论证了本工程采用CFG桩复合地基的合理性,可为同类工程实践提供相关经验。

离子型土固化材料对膨胀土的加固机理试验研究

采用离子型土固化材料对广西南宁膨胀土进行化学加固,通过试验获得不同配合比加固土的化学成分、阳离子交换量和比表面积,对加固土的物理化学性质等进行表征。同时利用扫描电镜观察加固土的微观形貌,并试验测试加固土的膨胀性和强度特性,探讨离子型土固化材料对膨胀土的加固机理。结果表明:离子型土固化材料使得膨胀土的阳离子交换能力和比表面积显著降低,土对水的吸附能力减小,土的结构稳定性得到增强;离子型土固化材料与石灰共同作用,使得膨胀土的层状结构形式改变为粒状结构,土粒之间的联结增强,土-水之间的相互作用体系发生改变,土的胀缩总率和塑性指数明显减小,土的强度和水稳定性得到有效的提高。

动力排水固结法的加固机理及工艺特征

在分析动力排水固结法加固软粘土地基的机理和特点的基础上,提出了适用于处理软粘土地基的动力排水固结法施工工艺。

土钉支护加固机理的数值分析

采用摩擦-接触型界面单元模拟钉土界面真实的变形协调情况,建立了基坑开挖土钉支护的数值分析模型,并通过和工程实测对比验证了模型的可靠性.借助动态仿真分析支护系统内力、钉土界面剪应力以及土体应力状态和应力路径随开挖、支护的不断推进而发展变化的全过程,定量揭示了支护系统的加固机理:单根土钉发挥应力分担、扩散以及传递的锚固作用,分别改善土钉头部、中部和尾部土体的应力状态,并提高土体抗剪强度;群钉系统发挥整体加固作用,增加土体刚度;土体强度、刚度增加且应力减小,双重抑制了边坡位移和塑性区的发展.

增压式真空预压处理软基的加固机理

常规的真空预压往往由于竖向排水板堵塞引起排水固结效果差、工期长。对此,笔者采用增压式真空预压处理某一站场软土地基弥补上述不足。通过分析对比增压式和常规真空预压处理方式下地基在加固期内的沉降、孔隙水压力变化特征,评价增压条件下的处理效果。结果表明:采用增压式真空预压三、四区地表沉降量明显大于常规处理的一区,且孔隙水压力消散速度也快于一区;而1.0m间距的三区产生的预压沉降量较1.2m间距的四区增加约30%;增压式真空预压利用增压管的增压作用能加速软基排水过程并改良排水板易淤积的不良性能。

高速公路扩建工程软基隔离墙加固机理的数值分析

为把握新路基荷载作用下隔离墙加固直接方式拼接的拓宽路堤工作性状,建立了二维弹塑性有限元模型。通过有限元数值模拟分析,从加固前后拓宽路堤的沉降、地基土水平位移和竖向附加应力的变化等方面揭示了隔离墙的加固机理,并分析了隔离墙的最佳设置位置。计算结果表明,隔离墙的设置可有效地减小地基土水平位移和竖向附加应力,从而减小新老路基的沉降和差异沉降。拓宽路堤最大沉降和横向坡率的变化大小与隔离墙位置有关,隔离墙的最佳位置在新路肩下。

真空联合堆载预压软基加固机理分析及工程应用

结合珠江三角洲某高速公路真空联合堆载预压试验段工程,介绍了真空联合堆载预压法,分析了该法用于加固软弱地基的机理,重点阐述了真空联合堆载施工工艺流程及其设计要点。通过加固前后实测资料和软土土层土工试验结果对比表明,该法能在较短时间内有效地使珠江三角洲的深厚软土地基得到不同程度的加固,能缩短工期、消除工后沉降,达到节省投资的目的。

水下真空预压的加固机理分析

通过对水下真空预压模型试验结果的分析,提出了水下真空预压的加固机理,为该工法的实施奠定了理论基础。水下真空预压的预压荷载等于预压前的孔隙水压力和预压后(完全固结)的孔隙水压力之差,当膜下砂垫层中的孔隙水压力小于0时,膜上水可全部作为预压荷载起作用。

高耸构筑物采动变形特征与地基精准注浆加固机理

高耸构筑物与一般建筑物不同,对地表移动变形量的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例应用等方法研究了高耸构筑物采动变形特征与保护技术。阐述了地表高耸构筑物采动变形特征的特殊性,并以高压输电线路铁塔为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统分析了地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形对高耸构筑物采动变形的影响:地表倾斜导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向压应力达到其最大值,而拉伸(压缩)变形导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向拉(压)应力达到其最大值;基于高耸构筑物采动变形特征,提出并实施了高耸构筑物地基精准注浆加固技术,并通过理论分析揭示了地基精准注浆加固机理,得出基于地基下沉量的精准注浆压力理论公式;系统分析了精准注浆加固作用:注浆加固作用提高强度、注浆充填作用补偿下沉与注浆调斜作用矫正角度(倾斜);凝练出基于地基“下沉量-注浆压力”的高耸构筑物地基精准注浆加固技术核心内容,包括注浆依据、注浆时机、注浆位置、注浆作用与注浆机理;并在白坪煤矿广播电视信号铁塔下采煤进行了应用验证,研究结果表明:应用高耸构筑物地基精准注浆加固技术后,广播电视信号铁塔基础最大变形量(1.6~4.8 mm/m)小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中的极限变形量(5.0 mm/m),有效保护了该广播电视信号铁塔,验证了高耸构筑物地基精准注浆加固技术的合理性,对煤矿绿色开采、提高煤炭资源采出率、预防或减轻高耸构筑物采动损害、丰富和发展现有采动区建(构)筑物保护理论等具有重要理论与实际意义。

湿陷性黄土中水泥浆液注浆加固机理

通过分析湿陷性黄土的组成结构、湿陷机理、力学性能,研究了外界荷载作用下湿陷性黄土的变形及破坏机理;在湿陷黄土中做原位水泥浆液注浆加固试验,分析了注浆过程中不同时间段两者之间的相互作用;对注浆后土体纹理结构以及变形进行分析,研究了水泥浆液在湿陷性黄土中的加固机理;采用弹性力学和断裂力学进行理论计算,研究了水泥浆液与土体之间在注浆过程中的相互作用。结果表明:水泥浆液注浆对湿陷性黄土能起到有效的加固作用;湿陷性黄土注浆过程中水泥浆液造成湿陷量极小,并在压力作用下能够迅速对湿陷进行补偿;水泥浆液在黄土中的加固机理包括填充注浆、劈裂注浆、压密注浆,控制注浆压力能有效实现在湿陷性黄土中的压密注浆、劈裂注浆。

抗滑桩联合土工格室的岸坡加固机理及计算模型

土工格室是为改善土体或填筑材料在结构和功能方面的特性而设计的一种三维立体网状侧向约束加筋体系。在边坡岸坡的加固中,土工格室一直被作为坡面的防护材料来使用,限制了其应用与发展。根据土工格室的这一特点,在岸坡加固中,探讨了抗滑桩联合土工格室的岸坡加固新模式,分析其作用机理,包括土工格室的紧箍作用及其梁板效应、水平摩擦及抗拉拔作用、抗剪作用等;根据土工格室复合结构层的特点,将其看作具有一定刚度的梁板,建立了抗滑桩联合土工格室加固岸坡的计算模型,并进行了求解和参数讨论。最后,将模型应用于实际工程中,验证了该加固模式和力学模型的适用性。