新型可控性粘土水泥膏浆试验研究

本文研究了一种改性粘土水泥膏浆。通过对其凝胶时间、流动度、粘度、屈服强度,及结石体性能等进行大样本长周期室内试验,与常规水泥基注浆材料及水泥膏浆比较,表明该改性粘土水泥膏浆具有抗水冲释、浆液的凝胶时间可调、浆材扩散范围可控等优点。针对湖南托口水电站河湾地块防渗工程中,平均厚80 m的上部中等透水红层和最大孔深80 m的下部溶蚀地层,灌注常规水泥浆材耗浆量大、灌浆存在单层夹饼等问题,通过生产试验,表明应用改性粘土水泥膏浆辅以常规浆材可实现控制灌浆,降低造价明显、提高工效显著,其性能指标也能满足工程要求。

松软地层高压灌浆封孔浆体研制及应用论证

在松软地层进行防渗工程施工时,存在钻孔易塌孔,灌浆难起压易导致垂向挤密抬动,灌浆易漏浆串浆导致耗浆量大,灌浆过程难控制等技术难题。传统的"袖阀管灌浆法"、"预埋花管法"、"孔口封闭灌浆法"等工法在深厚松软地层的施工中很难达到设计要求。为降低成本、提高工效,研究提出一种"自下而上,浆体封闭,高压脉动灌浆"新工法,介绍其中的"浆体封闭技术"成果。针对施工工艺要求,研制出低强度快凝硬塑状封孔浆体,通过实验得到性能参数;基于浆体封闭力学机理,对封孔效果进行论证,结果表明,在灌浆过程中,封孔浆体材料具备足够的止浆、耗能作用;对灌浆所需的最低注浆压力进行了计算,为选择注浆设备提供依据;另外,对自下而上灌浆施工中,提管所需的拔管力进行了计算,为提高工效、避免灌浆管出现抱死事故,提出边灌边转工艺方法,可使灌浆管顺利提升,即使在深孔情况下也无需使用拔管机。通过在怀化托口水电站河湾地块深厚松软红层进行原型试验,验证研制的封孔浆体的应用效果,分别在浅孔全段注入、深孔(最大达120 m)孔底以上20 m深注入封孔浆体材料,实施"自下而上,浆体封闭,高压脉动灌浆"。试验中8 m深松软层达到1.5 MPa以上的灌浆压力,120 m深可达到近8 MPa的灌浆压力(均为孔口压力),地层抬动仅为12 mm,灌后效果达到设计要求,表明在高压灌浆情况下,封孔浆体使用效果良好;建议在深孔注浆过程中,灌浆管边灌边转,无需使用拔管机,工艺更便捷、高效。理论研究和工程实践表明,在松软地层实施高压灌浆,采用浆体封闭技术是可行的,研制的封孔浆体性能能满足施工工艺要求。

托口水电站河湾地块帷幕灌浆新工艺的施工实践

针对松软岩土层防渗所提出的"自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆"新工艺,在托口水电站河湾地块进行了近一年的施工实践。本文介绍了该新工艺的技术要点与工艺流程,在灌浆施工中采用的浆体封闭材料配比、施工分段与压力、浆液配比与变换、灌浆结束条件等技术参数,灌浆施工中遇到的问题与处理对策,以及质量检测方法与灌浆效果等。施工实践结果表明该新工艺具有操作简便、工效高、成本低、质量好的特点,取得了常规灌浆工艺难以达到的效果,可供类似工程借鉴。

一种适合松软地层高效控制灌浆的新工法——自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆

全(强)风化岩体、松散土层、砂砾层、节理裂隙密集发育岩体等松软透水岩土体的防渗加固工程中存在钻孔易塌孔,灌浆难起压易导致垂向挤密抬动,灌浆易漏浆串浆导致耗浆量大,灌浆过程难控制等技术难题,研究提出"自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆"新工法,技术之一是基于以浆止浆的理念,钻孔后,在灌浆管与孔壁间注入封闭浆体材料,在注浆过程中达到消能阻浆的目的,技术之二是采用脉动高压实现对灌浆段的有效控制灌浆,使松软地层的土体强度与防渗性能得到较均匀有效提高,可实现自下而上,连续小间隔提管灌浆,极大地提高工效。在托口水电站河湾地块进行系列现场灌浆试验表明,该工法完全可行,且较大地节省成本,提高了工效,可在类似地层防渗加固工程中推广应用。

大坝坝基检测的新技术——伪随机流场法测井

为满足大坝坝基水文工程地质及帷幕工况检测的要求,提出了一种新的方法技术——伪随机流场法测井,介绍了该方法的基本原理.针对四川铜街子水电站坝基检测工作介绍该方法的异常特征,该方法检测的结果与传统波速测井、钻孔电视以及压水试验等方法结果进行了对比分析,表明该方法是有效可行的,并能提供比传统单一方法更多的信息.

适应深厚复杂岩土层防渗灌浆的可控性黏土水泥稳定浆材及快速配制

深厚复杂岩土层同一钻孔的可灌性差异显著,灌浆材料要随机应变,灌浆工艺方法要适应性强。现有的灌浆材料可控性不足,可灌性单一;目前的灌浆方法在每一灌浆孔段,逐级变浆,浆材扩散难以控制,弃浆浪费严重,施工工效低。充分考虑灌浆施工工艺的实际要求、灌浆材料性能优化等,通过大样本室内试验,利用黏土的良好性能、水玻璃系浆液塑性黏度和屈服强度很低、水泥等的固化和强度特性以及改性剂,研制一种可控性黏土水泥稳定浆材,不仅性能指标满足一般工程的防渗要求,而且浆液流变参数、凝结过程、结石体参数等可在较大范围内调整。对于复杂地层,依据受灌岩土体性质的差异,选用研制的可控性浆材和相应的供料方式,可实现浆材的快速配制,变浆便捷,弃浆少,成本低。在托口水电站河湾地块防渗帷幕工程中,已完成的灌浆试验表明,与传统浆材和施工方法相比,注入量降低约65%,施工台月效益(m/(台.月))提高约30%,灌浆质量达到设计要求,研究成果可在该工程及类似工程中推广应用。

渗透剖面图的计算机绘制

本文介绍利用计算机绘制渗透剖面图时数据的离散化、网格化和渗透率等值线的绘制方法。

龙家山堤防工程复合灌浆新工艺及渗控优化研究

龙家山水电站库区一段堤防工程,堤内直接挡水,堤外承担防护;堤基为古河床冲击层,深厚强透水砂卵砾石分布不均,堤身为中等透水的素填土、砂层;防护区内渗漏问题严重,常规防渗措施处理难度大、成本高。为减少堤防渗漏并改善堤身的渗透稳定性,通过现场试验研究,提出复合灌浆新工艺对堤防进行防渗处理。通过对堤防进行三维有限元模拟,分析灌浆前后堤防渗流场分布特征,比较分析渗漏量及物探成果,优化提防灌浆防渗工程。研究表明,龙家山堤防自然条件下渗漏问题严重;复合灌浆新工艺可有效解决堤防渗漏问题,形成的防渗帷幕对堤防渗流控制效果显著;灌浆防渗工程优化后可大幅减少工程量、节省投资,复合灌浆新工艺可推广应用于类似工程。

高抗硫酸盐水泥稳定浆液的研究与应用

以高抗硫酸盐水泥浆液为研究对象,研究了膨润土、羟丙基甲基纤维素、LA分散剂以及减水剂对浆液性能的影响,得出了漏斗粘度低、析水率小和结石体强度满足设计要求的高抗硫酸盐水泥稳定浆液配方。试验表明:通过添加膨润土和羟丙基甲基纤维素可以降低浆液的析水率、增加浆液的粘度,添加减水剂虽然降低了浆液的漏斗粘度,但是增大了浆液的析水率,而且伴有分层现象发生,而添加LA新型分散剂可以降低浆液的漏斗粘度,且不会增大浆液的析水率。

松软地层防渗灌浆帷幕结构性状实验研究

松软地层透水率较大,防渗灌浆工程吃浆量相对较大,浆液扩散极不规则,形成的防渗帷幕,包括防渗幕体厚度、力学性能、防渗效果等结构性状难以准确把握,现有的方法和技术主要采用压水试验、标贯、钻孔取心、物探等方法获取相关信息,但带有极大的不确定性,直接影响到防渗质量的评价。在现场进行多工况灌浆原型试验研究,通过注水试验、孔斜测定、取心测试、全断面开挖等多种方法,真实呈现防渗幕体的性状,包括幕体有效厚度及其影响范围、幕体强度性能和渗透性能。结果表明,在松软地层采用"浆体封闭、脉动灌浆"控制灌浆工艺,孔距1.5m,两排排距0.8m,并采用适宜的灌浆控制参数灌注可控性黏土水泥浆材,简便高效,孔周挤密区、结石体及胶结体形成的有效幕体均一性好,防渗效果达到5lu以下,灌后28d结石体强度达到3MPa以上。灌浆工艺和参数可直接供类似地层应用。对于不同类型地层在不同灌浆材料、灌浆工艺、灌浆参数情形下的灌浆结构性状,有必要研发物理模型进行大样本室内试验研究。

基于以气驱水技术的含水地层灌浆改性试验研究

当对含水地层进行灌浆改性时,通常会受到土体孔隙中自由水的不利影响。为此,考虑将以气驱水技术应用于含水地层化学灌浆中,以提高改性效果。对饱和黏土与粉质砂土开展以气驱水可行性试验,结果显示在饱和粉质砂土中充气驱替孔隙中自由水具有较好的可行性,在饱和黏土中则难以顺利进行。这是因为土体内部孔隙大小会直接影响初始进气值Pc,同时充气压力亦不能超过极限压力Pmax,否则土体内部会发生劈裂破坏,形成大范围空气通道;研制含水地层以气驱水化学灌浆模拟装置,以粉质砂土为研究对象进行对比试验,试验结果显示在以气驱水技术的辅助下进行化学灌浆可更加显著地改善原有土体的渗透性、无侧限抗压强度与微观结构,电子显微镜扫描也显示出相似结果,这是因为通过充气能够在含水地层中产生空气隔幕,为浆液提供良好的灌注、凝硬环境。

钻孔水文地质综合测试仪的研制

钻孔水文地质综合测试仪的研制唐小琦，艾武，陈安重ＴｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒＨｙｄｒｏｇｒａｐｈｉｃＧｅｌｏｌｇｙｉｎＢｏｒｅｈｏｌ￥ＴａｎｇＸｉａｏｑｉ；ＡｉＷｕ；ＣｈｅｎＡｎｚｈｏｎｇ１引言...

强风化坝基渗水堵漏脉动灌浆技术

云南红河州八尺水库为绿春县新增水源工程,水资源十分宝贵,2015年开工建设,2017年面板堆石坝开始蓄水。随库水位上升坝基渗水量逐渐加大,先后2次空库后采用常规灌浆方式对坝基进行灌浆补强后,最大渗水量还有0.1 m^(3)/s,蓄水一直达不到正常水位,原因是坝基强风化地层破碎结构,采用常规灌浆工艺必然存在灌浆范围不可控、局部跑浆、均一性差、低压灌注不密实等问题,难以形成有效的防渗帷幕结构。通过系统研究分析地质条件、防渗结构及灌浆技术,采用“引孔自下而上小段脉动灌浆”工艺,以灌入量及抬动值控制灌浆压力,实施控制性灌浆,并根据施工过程钻孔、灌浆、渗漏量监控等动态信息,不断优化钻灌工程量。按照这一技术路线,先进行灌浆试验、再实施强化灌浆施工,对于没有腾空库容的水下20 m范围,布置少量斜孔灌浆,灌后所有检查孔渗透率控制在5 Lu以下,整体渗水量降低到约0.011 m^(3)/s(正常蓄水位),下降了90%。此技术对此类坝基防渗和堵漏均有良好的应用价值。

一种适合混凝土水下修复的新型环氧砂浆

水工混凝土建筑物由于运行环境的复杂性,普遍存在水下开裂破损等病险。为不影响建筑物运行,尽可能选择在水下修复,其关键是选择适宜的修复材料。为此研发了一种适合水下混凝土修复的新型环氧砂浆,并通过试验研究了其主要力学性能及主要影响因素。试验结果表明:新型环氧砂浆3 d无侧限抗压强度达到60 MPa以上;当胶固比为1∶2.5时,水下浇筑的环氧砂浆黏接强度最大,超过了3.0 MPa;当胶固比为1∶3.5时,环氧砂浆的抗冲磨强度(水下钢球法)最大,达到847.800 h/(kg/m2)。性能测试及实际工程应用表明:新型环氧砂浆具有抗压强度高、水下黏接(与混凝土)强度大、抗冲磨效果好等特点,能够与旧混凝土协调工作。在具体工程中,可根据不同的病险类型,选择适宜的胶固比及有关施工参数。

全风化花岗岩地层脉动灌浆控制防渗机理研究

针对全风化花岗岩地层的基础防渗加固,传统灌浆工艺限制于结构松散难以成孔起压,加剧了地基处理的难度。提出采用"钻灌一体,脉动灌浆"技术工艺;并利用数值模拟实现了不同脉动周期压力、钻灌时间控制参数下浆液渗透扩散规律及脉动周期压力下地层应力–应变的过程分析,通过脉动和稳压灌浆的浆液扩散与防渗影响范围对比,揭示了脉动灌浆防渗控制机理,得出了灌浆参数;结合黏土水泥浆灌浆材料进行了现场工程试验,现场试验验证了控制参数的合理性。试验表明,1.5~2.0 MPa脉动灌浆压力下,单排孔布设间距1 m,常规吕荣试验检查孔段次统计,透水率<2 Lu的占70%;疲劳吕荣试验透水率<3 Lu的比例为97%,透水率稳定区间为0.5~2.4 Lu;破坏吕荣试验透水率稳定区间为2~8.5Lu。灌浆后全风化、强风化地层的岩体完整性均有不同程度的提高,声波提升幅度范围为17.3%~52.5%。检查孔取出的芯样较完整,芯样抗压强度平均达7.3 MPa,且灌浆过程地层抬升小。研究成果对于全风化花岗岩以及同类地层具有较强的应用性,为此类地层防渗处理提供了一个可借鉴的工程案例。

泄水建筑物冲刷界面混凝土修复材料及应用

为了缓和修复材料与老混凝土之间的性能差别梯度,改善冲刷界面混凝土修复效果,研制了四种组合修复材料,对其修复机理及性能进行分析,建立了混凝土-胶结提质材料两相硬化夹杂模型和修复结构薄板模型,对混凝土表面的提质性能及修复结构的完整性进行验证,并在凤滩水电站3#孔溢流面进行现场原型试验。结果表明:胶结提质材料具有良好的浸渗能力,可浸渗C30混凝土表层35 mm,且对浸渗的混凝土强度提质20%左右,减小了修复结构中老混凝土与修复材料之间的强度差,防止因老混凝土性能不足导致的再次破坏;界面粘接材料具有良好的粘接性能,可确保结构的完整性;主体修复材料具有良好的抗冲磨性能,在相同试验条件下,抗冲磨强度是广化所研制的YDS的1. 5倍,磨损率只有YDS的38%;层面保护材料具有良好的耐紫外线能力,极大程度的延长了修复结构的使用寿命;现场修复效果良好,经大流量泄洪(单宽流量8000 m^3/s)后,测试其磨损率不到0. 1%,可推广应用于水工结构多类病险修复工程中。

振动空化复合湿磨技术制备超细水泥浆

大量基础处理灌浆工程,特别是服役水工混凝土结构防渗堵漏存在可灌性差、灌浆效果难以保证等难题。采用化学灌浆材料成本高,优选的超细水泥灌浆材料可灌性和灌浆效果虽有所提升,但目前干法制备成本偏高、湿法制备的粒径偏大。为克服超细水泥制备现有技术的不足,基于振动、空化、湿磨复合效应,研发振动空化复合湿磨设备。通过开展多工况试验,研究制备效果的影响因素及相关参数。对比试验三种常用水灰比的普通水泥浆液,结果表明,空化振磨15 min后,水泥颗粒破碎率可得到显著提升。产生累积达19.19%的粒径小于1μm的纳米级水泥颗粒,水泥颗粒粒度D_(50)小于10μm,D_(90)小于30μm,比表面积达到700~1200 m^(2)/kg。同比国内现有水泥湿磨机技术指标,D_(90)减小达25%,且设备成本大大降低,无需多次研磨即可达到技术要求。另外,对设备进行循环运行改造即可实现连续制浆,制备效率能满足灌浆强度的要求,技术成果具备广泛的工程应用前景。

承压渗流条件下不良地质体灌浆技术研究与应用

针对向家坝水电站泄水坝段坝基存在的挠曲核部破碎带不良地质体结构性状,以及大坝蓄水后坝基钻孔灌浆存在的承压渗流不利的工况,提出了一种承压渗流条件下不良地质体先"固孔止水"后"高压冲挤"组合灌浆处理新技术,有效地解决了承压渗流条件下不良地质体防渗补强灌浆等多种技术难题。文章对固孔止水与高压冲挤组合灌浆技术研究与应用情况进行了全面的介绍,以便该项新技术成果在类似工程借鉴应用。

厚层饱水软弱致密岩体化学灌浆技术

软弱致密岩体力学强度低、结构密实、孔隙微细、渗透性小、化学灌浆加固处理浆液渗流机理复杂。文章结合某水电站大坝左岸挤压带厚层软弱致密岩体化学灌浆试验研究成果,针对软弱致密岩体存在的低渗非达西渗流特性,对常规的化学灌浆"浸润"机理有限性和影响软弱致密岩体化学灌浆渗流特性的主要工艺因素分别进行了分析与研究。

“群孔复合、平压灌注”堵漏新工艺与工程实践

介绍了一种"群孔复合、平压灌注"灌浆堵漏新方法,并结合某水电站导流洞堵头高压透水堵漏工程实例,系统阐述了该工艺应用于高压透水条件下的灌浆堵漏机理,以及所采用的灌浆材料、工艺参数、施工方法等,为类似高水头、大流量堵漏工程提供了全新的技术思路。