盾尾同步注浆模拟试验研究

盾尾同步注浆区域位于盾构隧道管片壁后,由于其空间的封闭性,难以对浆液的扩散情况进行观测,从而导致目前同步注浆材料的分布特性尚不明确。为此,研发了一种盾尾同步注浆模拟装置,进行了盾尾同步注浆模拟试验研究,对同步注浆过程中的土体内部的压力变化与上部土体的沉降进行了研究。结果表明,注浆开始后出浆口移动轴线上方土体内部的压力在注浆压力的影响下逐渐增大,在出浆口远离后逐渐减小,与此同时轴线两侧的土体压力逐渐增大,产生了明显的土拱效应;注浆稳定后浆液的内部压力主要由上部荷载决定,与注浆阶段注浆压力的大小无直接关系;注浆过程中引发的地表沉降的大小主要由注浆压力决定,其次受到浆液性质的影响;凝固后的注浆体横向上在出浆口附近厚度较小,两侧较大,纵向上厚度分布较为均匀。

盾构隧道施工同步注浆材料流动性测试方法及影响因素分析

现有的盾构隧道施工同步注浆材料流动性通常利用稠度仪进行测试,人为操作水平对试验结果影响很大,试验结果的随机性也很大,且试锥沉入深度与浆液在注浆管内的流动阻力并无直接关系。为此,研制了1套同步注浆材料流动性测试装置,利用该装置可直接测得浆液在注浆管内的压力损失;提出以注浆材料在注浆管中单位长度的压力损失作为注浆材料流动性评价指标,并以注浆材料中骨料颗粒的表面积与浆体的体积之比(简称“表体比”)作为分析注浆材料流动性的影响参数,推导出表体比计算式;采用研发的流动性测试装置对现场所用同步注浆材料及室内配制不同表体比的注浆材料试样进行流动性测试及对比分析。结果表明:研制的同步注浆材料流动性测试装置可行;注浆材料表体比为其流动性的主要影响参数;注浆材料在注浆管内单位长度的压力损失随着初始压力的增加呈近似线性增长;注浆材料中骨料(粒径大于0.075 mm的固体颗粒)含量越多即表体比越大,其在注浆管内单位长度的压力损失也越大。

地层注浆附加土压力形成及影响因素单元体试验研究

地层注浆已成为既有隧道变形恢复的重要技术,为探明浆液扩散及注浆附加土压力的形成机制与影响因素,设计地层注浆单元体试验,在砂土、橡胶粒地层中分别注入不同含水量的浆液,采用模型试验的方法探究注浆过程中浆液的扩散模式及附加土压力的形成规律,试验结果表明:(1)相比于低含水量浆液,高含水量浆液在砂土地层内易发生劈裂扩散;(2)高含水量浆液在橡胶粒地层中易发生渗透扩散,而低含水量浆液在橡胶粒地层中主要以劈裂扩散为主;(3)低含水量浆液在砂土地层的浆脉厚度大于橡胶粒地层的浆脉厚度,注浆导致的附加土压力也更大;(4)注浆材料与地层土体的物理力学性能共同决定了浆液的扩散发展过程,进而影响注浆附加土压力的大小。

浆液扩散模式对地层附加土压力影响试验研究

针对现有盾构隧道变形恢复注浆过程中地层附加土压力形成影响因素不明的问题,分别采用不同含水量浆液和注浆方式开展了注浆单元体试验,并对注浆产生的附加土压力及浆液扩散形态进行了分析.试验结果表明:当采用直接法注浆时,浆液的含水量对其扩散模式影响显著,进而影响注浆导致的地层附加土压力;浆液的含水量越低,其流动性越差,注入地层时发生跑浆的可能性越小,因此越有利于地层注浆附加土压力的形成;当采用囊袋法注浆时,地层中的附加土压力增长平稳,注入相同体积浆液后总体产生的地层附加土压力更大.在满足浆液在注浆管内流动性与可注性的条件下,盾构隧道变形恢复注浆过程中建议降低浆液的含水量,以提高浆液稠度,并考虑采用囊袋法进行注浆.

盾构隧道开口对其纵向抗弯刚度的影响试验

盾构隧道建成后,由于某些功能需求而需要在盾构隧道的不同位置处开口,如两平行盾构隧道之间施工联络通道、盾构隧道底部施工暗井泵房以及盾构隧道顶部施工竖井。针对盾构隧道开口后纵向刚度降低,易发生纵向不均匀沉降或水平挠曲变形等问题,设计了几何相似比为1∶10的模型盾构隧道,开展了盾构隧道不同位置开口(顶部开口、侧部开口以及底部开口3种情况)对其纵向刚度影响的试验研究。采用简支梁法,对盾构隧道不同位置开口与隧道未开口实测结果进行了对比分析,探究了模型隧道环缝接头张开量、开口位置张开量以及不同位置开口后对其纵向抗弯刚度的影响。对开口后隧道不同方向的抗弯刚度进行测试,分析结果表明:当开口位置方向受压时刚度降低90.5%,开口位置方向受拉时刚度降低64.6%,隧道弯曲方向与开口位置垂直时其刚度降低42.4%;盾构隧道开口后,由于开口处环缝连接螺栓的拆除而导致盾构隧道抗弯刚度降低;相对完整的盾构隧道弯曲过程中,不同开口处对应刚度发挥作用不同,因此对盾构隧道的刚度降低程度也有所不同;盾构隧道开口后,隧道的抗弯刚度与其弯曲方向和开口相对位置相关,在盾构隧道受荷变形分析、抗震分析中应根据隧道的弯曲方向对盾构隧道抗弯刚度进行取值。