单一裂隙动水注浆扩散模型

通过理论推导建立了单一裂隙动水注浆扩散模型,用计算机对单一裂隙动水注浆扩散模型进行编程和分析,试验验证该注浆扩散模型是合理的。研究结果表明,单一裂隙动水注浆在注浆前期浆液扩散面积呈圆形而在注浆后期浆液扩散面积呈椭圆形;浆液扩散半径与浆液黏度成反比,与裂隙开度和注浆压力成正比;水流流动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;水流流速增大或减小到一定程度时浆液扩散半径受水流流速的影响程度将逐渐减小;水流流动对逆水流方向扩散半径的影响程度大于顺水流方向扩散半径的影响程度;浆液扩散半径受水流流速影响最大,受裂隙开度影响次之,受注浆压力和浆液黏度的影响相对较小。

裂隙动水注浆渗流压力与注浆堵水效果的相关分析

采用裂隙动水注浆设备结合正交试验设计进行了裂隙动水注浆模型试验,获得了渗流压力场与注浆效果和注浆工艺之间的相关关系。结果表明,裂隙动水注浆的渗流压力场包括单峰型、平台型、多峰型、阶梯型4种类型;出现平台型和多峰型渗流压力场时的注浆堵水效果好,而出现阶梯型渗流压力场时的注浆堵水效果差;为了获得好的注浆效果且节约浆液,在渗流压力场为单峰型时应该适量增加注浆量;而在渗流压力场为平台型或多峰型时应该适量减小注浆量;渗流压力场为阶梯型时应该调节浆液配比,缩短凝胶时间。研究结果对应用压力监测及时控制施工质量和调整注浆工艺有指导作用。

动水条件下单裂隙注浆模型试验系统设计

结合工程实践中大多数注浆工程都是在动水条件下进行注浆堵水,研制了动水条件下单裂隙注浆模型试验系统,并进行了验证性试验。模型试验系统主要包括动水水源、注浆系统、模拟裂隙和数据采集系统设备。研制的模型试验系统解决了动水水源进入裂隙时为裂隙流、水头稳定、水头高度可调,注浆系统设备的注浆量可调,注浆压力和注浆速度可控,模拟裂隙设备的裂隙开度可调,裂隙粗糙度可变,扩散规律易于观察和数据易于采集,监测系统中浆液扩散、渗流压力和流出液体重量实时记录等关键问题。验证试验结果表明,模型试验系统可以在动水条件下进行单裂隙注浆试验并能获得浆液扩散规律、流出液体重量和渗流压力变化规律。

水流速度对单裂隙化学注浆浆液扩散影响的试验研究

在不同水流流速条件下,对单一裂隙动水化学注浆浆液扩散规律和注浆堵水效果进行了一系列试验。结果表明,水流流速越大,浆液沿逆水流方向和垂直水流方向的扩散距离、固结体面积和堵水率越小,堵水效果越差;水流流速对逆水流方向扩散距离的影响程度大于对垂直水流方向扩散距离的影响程度。采用理论模型计算了水流流速对浆液沿水流方向和逆水流方向扩散的影响,表明水流速度对逆水流扩散距离影响大,逆水流扩散距离随流速增大降低明显。在动水条件下,为了获得好的注浆效果,注浆孔布置应考虑水流流速的影响,在水流速率大时要减小注浆孔的间距。

斜坡模型演化方程的控制变量分析

斜坡稳定性是工程地质研究中的重点内容,常用的极限刚体平衡法难以考虑斜坡失稳机制中的非线性滑动特征,通过对斜坡模型演化方程控制变量的分析,结合运动方程,从系统结构上揭示了斜坡演化丰富的非线性动力学特征。研究表明:用奇异性理论根据斜坡演化的幅频响应特性,能够分析斜坡演化分叉现象;转迁集中的分叉点集构成的恰好是尖点突变的形式,充分揭示了斜坡失稳是内部结构变化与外部因素力量作用共同演化的结果。

松散层重塑粘性土采动裂隙自愈合能力研究

以第四系松散含水层下开采时第四系底部粘土层裂隙侧向变形和冲刷破坏过程对隔水作用的影响为研究目的。在地质条件分析基础上,以重塑土为模拟试验材料,通过单向变形和冲刷试验,获得不同粘粒含量、不同含水量、不同水流流量以及不同上覆压力条件下,试样的冲刷破坏情况和侧向变形趋势,以此为基础,对裂隙粘土自愈合能力进行评价。试验证明,试样侧向变形量随上覆压力增加而增大,试样随粘粒含量降低和含水量升高其抗冲刷能力显著降低,随粘粒含量减少裂隙粘土抗冲刷能力降低自闭合能力变差。

采空区下伏煤层开采覆岩破坏规律研究

基于山西阳泉五矿8#煤层的实际资料,对采空区下伏煤层开采覆岩破坏进行了研究,对覆岩破坏高度进行了计算,对主要影响8#煤层开采的K7砂岩进行了涌水量预测,同时进行了覆岩数值模拟,并对结果从采场上覆岩层移动规律、采场上覆岩层应力变化特征方面进行了分析,验证了计算结果的正确性。

光滑与粗糙单裂隙动水注浆对比试验

采用模型试验在动水条件下对光滑和粗糙的单一裂隙注浆进行了对比研究,分析了光滑和粗糙裂隙在动水注浆过程中的渗流压力、流出液体重量、浆液扩散半径和扩散面积的变化规律。结果表明,渗流压力与裂隙的粗糙度成正比,随裂隙粗糙度的增加而增大;粗糙的裂隙有利于浆液沿逆水流和垂直水流方向扩散但不利于浆液沿顺水流方向扩散;粗糙的裂隙有利于防止被动水冲刷从而达到更好的注浆堵水效果;为了达到理想的注浆堵水效果,在裂隙光滑时应该调节浆液配比缩短浆液的凝胶时间。本文研究结果对根据不同的裂隙粗糙度调整注浆工艺有指导作用。

对《建筑边坡工程技术规范》的讨论——以岩体等效内摩擦角法计算侧向岩石压力

基于采用岩体等效内摩擦角法计算岩石侧压力的结果偏大,通过分析计算方法存在的问题及其计算结果偏大的原因后,提出无外倾结构面时岩石侧压力应由采用岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算值减去岩体破裂角与等效内摩擦角间岩石侧压力沿规范计算值方向分力获得,分析了本文计算方法的合理性及经济性。研究结果表明,直立切坡采用文中的计算方法可以减小岩石侧压力约1.6%～16.6%;岩体破裂角及其与等效内摩擦角间差值越大,减小工程造价越多,减小工程造价的程度越明显。新的计算方法具有安全性和一定的经济性。

较破碎中等风化岩体桩的极限端阻力标准值

针对将桩基置于较破碎中等风化岩体时需要提供其极限端阻力标准值而桩基规范中无中等风化岩体极限端阻力标准值的取值建议,结合重庆地标和桩基规范通过理论推导获得了中等风化岩体的极限端阻力标准值计算公式;通过理论计算结合桩基规范提出了较破碎中等风化岩体极限端阻力标准值的取值范围;结合工程实际分析了较破碎中等风化岩体极限端阻力标准值取值范围的合理性。研究结果表明,采用人工挖孔桩时,较破碎中等风化软质岩的取值范围为1 400～5 400 kPa,较破碎中等风化硬质岩的取值范围为5 400～21 700 kPa;采用机械成孔桩时,较破碎中等风化软质岩的取值范围为1 200～4 600 kPa,较破碎中等风化硬质岩的取值范围为4 600～18 500 kPa;较破碎中等风化极软岩与强风化软质岩的工程性质相似,较破碎中等风化软岩好于强风化硬质岩的工程性质但不如密实状态卵(碎)石的工程性质,较破碎中等风化较软岩与密实状态卵(碎)石的工程性质相似,较破碎中等风化较硬岩好于密实状态卵(碎)石的工程性质。

敏感环境及复杂地质条件下深基坑支护工程设计

以周围环境敏感和地质条件复杂的重庆江北嘴中央商务区深基坑工程为背景,对比分析了深基坑常用支护结构的优缺点,有针对性地确定了该深基坑工程的支护方案并进行了支护设计,解决了支护设计中双排桩和止水帷幕两个关键技术。监测结果表明:基坑支护设计有效地保证了基坑工程自身安全和邻近排水箱涵和市政道路的安全。

裂隙介质注浆研究现状及展望

从注浆模型、模型试验和数值模拟三大方面介绍了裂隙介质注浆的国内外研究现状,分析了研究现状存在的不足,提出了裂隙介质注浆的研究方向。

中风化极软岩桩的极限端阻力和极限侧阻力研究

针对山区极软岩上覆原生土很薄且新近填土较厚时，机械成孔桩即使按最大嵌岩深径比计算单桩的竖向极限承载力仍无法满足上部荷载要求的情况，利用现行规范推导出中风化极软岩桩的极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值取值范围，并结合岩基载荷试验数据对取值范围进行了修正。提出了嵌岩桩按经验参数法计算单桩竖向极限承载力的思路，并结合工程实例中的桩载荷试验数据验证了此计算思路及中风化极软岩桩的极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值取值范围的安全合理性。研究结果表明：中风化极软岩桩的极限端阻力标准值取值范围为1500—3800kPa，极限侧阻力标准值取值范围为140—280kPa，按新计算思路获得的单桩竖向承载力特征值比按嵌岩桩计算方法获得的数值可最大提高约12％，且计算深度大于8倍的嵌岩深径比。

基于岩基载荷试验成果对岩石地基承载力特征值计算式的讨论

针对岩基载荷试验获得的岩石地基承载力特征值远高于《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)计算值的情况,分析了造成偏差较大的原因,提出了解决方法,并结合工程实例验证了解决方法的合理性、经济性和安全性。研究结果表明,造成岩石地基承载力特征值的岩基载荷试验值大于计算值的主要原因是地基规范中计算式未考虑岩体围压效应提高系数,该系数随岩石饱和单轴抗压强度的增大而减小;引入岩体围压效应提高系数修正计算公式,提出重庆地区软质岩、较软岩、硬质岩的岩体围压效应提高系数取值分别为1.5,1.2,1.0;对于岩层胶结程度差、取样困难地层,岩体完整性折减系数应取规范中的低值;对于构造裂隙发育、区域地质较破碎地区,即使定性为较完整地层,岩体完整性折减系数仍不能取高值。