富水裂隙围岩隧道涌水量计算方法与规律分析

富水裂隙区隧道涌水量预测精度较差,涌水问题尚未得到较好的解决。针对此问题,视裂隙围岩及注浆区为非均质各向异性介质,初期支护及二次支护结构为均质各向同性介质,构建了裂隙围岩下隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论及流体质量守恒定律推导了富水裂隙区隧道涌水量计算公式。通过退化分析及案例工程现场实测数据验证了构建富水裂隙区隧道涌水简化计算模型的合理性及涌水量计算式求解的正确性,最后基于解析解揭示了各特征参数对富水裂隙区隧道涌水的影响规律,探讨了富水裂隙区隧道涌水机制。结果表明:理论计算值与现场实测值最大相对误差为8.1%,验证了构建模型的合理性及公式推导的正确性;隧道涌水量随裂隙最大宽度的增加而增大,受堵水结构的联合制约,两者近似呈线性关系;注浆区厚度与隧道半径比值在2倍以内时,隧道涌水量受注浆区厚度的影响显著;富水裂隙区隧道涌水受裂隙分布规律及支护结构的制约,应重视对裂隙分布的调查。

基于水平旋喷桩处置优化的地铁隧道施工变形控制分析

为研究富水砂层隧道中水平旋喷桩+超前小导管组合预加固的效果,以青岛地铁某区间段隧道为依托,采用有限元数值模拟方法,对比分析了无预加固、单独使用水平旋喷桩及旋喷桩配合超前小导管组合预加固三种工况的加固效果。结果表明,与无预加固方案相比,单独使用水平旋喷桩预加固可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约61%、59%、38%;而水平旋喷桩与超前小导管组合预加固方案可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约66%、77.6%、38.9%,典型开挖断面处与拱脚处地下水渗流量分别减少93.4%、96.7%,预加固效果与止水效果显著。

运煤巷道富水泥灰岩破碎带注浆技术及数值模拟研究

运煤巷道受富水泥灰岩破碎带的影响,易发生失稳变形,本文以某运煤巷道为工程背景,结合大量隧道注浆加固工程经验,制定出针对富水泥灰岩破碎带巷道的施工注浆方案,并以实际工程参数为依据,结合FLAC3D软件进行数值模拟,对巷道注浆加固效果进行验证,为类似工程问题的设计与施工提供一定的参考依据。

富水砂层宾汉浆液柱形渗透扩散模型及其试验研究

【目的】富水砂层灾害防控是困扰隧道、深大基坑等安全施工的重大难题,常通过袖阀管向地层内渗透注浆来提高强富水弱胶结砂质地层抗渗性和承载力,其注浆结石体近似为圆柱形。【方法】为探究砂层渗透注浆柱形扩散机理,首先构建考虑迂曲效应的宾汉浆液在砂层内渗透注浆的辐射管道流柱形扩散模型,然后研制一套砂层渗透注浆柱形扩散模型试验装置,开展不同颗粒级配被注砂土、不同注浆压力和不同水灰比水泥基浆液条件下的砂层渗透注浆试验,探究浆液扩散规律,最后结合试验结果验证理论合理性。【结果和结论】结果表明:当被注砂土粒径较小且黏性土含量较高时,注浆压力对扩散半径影响较小,浆液水灰比是影响注浆扩散形态的主控因素:此时若浆液水灰比较大,则渗滤效应不显著,注浆扩散半径较大且不容易发生串浆,但砂土颗粒之间的黏结强度沿径向逐渐降低;此时若浆液水灰比较小,则渗滤效应显著,浆液扩散较短距离后孔隙空间即被完全淤堵,土层交界面会成为浆液优势扩散面,出现串浆现象。当被注砂土粒径较大且黏性土含量较低时,低压稀浆与高压浓浆条件均可使浆液在砂土内充分扩散,但砂土孔隙分布的随机性、空间差异性和颗粒型浆液扩散的迂曲效应、渗滤效应会导致注浆结石体形状不是规则的圆柱体。浆液压力在扩散方向上衰减速度先快后慢,注浆扩散半径理论计算值比试验值大6.10%~10.97%,起始注浆压力理论计算值与试验值的相对误差为–0.48%~18.62%。研究成果可为砂层渗透注浆参数设计提供理论支撑与指导。

古兜山隧道富水段探测与处置技术研究

为探明古兜山隧道富水情况,通过超前钻孔、瞬变电磁法探测隧道富水段情况;针对古兜山隧道的富水情况,开展现场注浆止水加固试验研究,提出富水区注浆止水关键技术;综合考虑隧道地下水排放量与植被生态的平衡,给出隧址区的地下水允许排放量。研究结果表明:选择普通水泥-水玻璃双液浆用于钻孔揭露隧道涌水量较大的区域,确保注浆效果;综合考虑地下水压力、地层岩性、浆液的性质和浓度及注浆扩散半径等因素,确定注浆终压取值为5~6 MPa;针对植被、生态环保要求,按2年内恢复原始地下水位,确定泄洪口区、水库连接区及隧道近出口区的地下水允许排放量。

富水砂层长距离顶管减阻泥浆性能研究

结合富水砂层顶管摩阻力特性以及高分子聚合物的作用机理,通过实验得到了如下优选泥浆配方:8%安信AX一级钠基膨润土+0.3%纯碱+0.25%聚丙烯酸钠+91.45%水。实验结果表明,该配比的泥浆在具有高黏度的同时,还具有很好的流动性和分散性,并且滤失量较小,综合性能最优。泥浆的表观黏度相比优化前提高了65%,滤失量相比现场取样泥浆降低了57%,满足现场砂土地层顶管的减阻泥浆性能要求。

大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术研究

为研究大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术,以曹家滩煤矿主斜井为工程背景,通过数值模拟对比分析了未注浆和使用普通硅酸盐水泥、水泥-水玻璃及SJP注浆材料进行注浆时砂化层涌水及围岩控制效果,提出了合理的过砂化层段围岩控制方案。研究结果表明:采取注浆后的巷道围岩变形量、塑性区范围及透水能力大幅度减小,SJP注浆材料的围岩控制及防渗能力要优于普通硅酸盐水泥及水泥-水玻璃注浆材料,通过喷射混凝土及架设U型钢棚可以有效控制斜井砂化层段围岩变形。现场工程应用表明:采用SJP注浆改性后,斜井砂化层段涌水量由27 m^(3)/h缩减至17 m^(3)/h,治理段井筒结构整体受力状态良好,斜井井筒结构安全稳定。

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术研究及应用

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术包括技术原理、实施思路和具体施工步骤,其由密布群桩富水砂层水平引孔、富水砂层水平引孔砂土流失控制、常规水平MJS注浆加固3个环节组成。技术采用引孔机钻杆+外套管进行水平引孔,实现立柱桩和高强度管桩的穿越,以及富水砂层中的长距离成孔,引孔过程中通过双液注浆对注浆线路进行一次加固,同时利用洞口安装的法兰盘+止回阀来进行砂土流失控制,减少引孔对地下构筑物和周边环境的影响,引孔完成后,进行常规MJS注浆加固,达到预加固目标,并形成具体的下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工步骤指导施工,大幅减少对地下构筑物和周边环境的影响,减少泥浆浪费,提高施工效率,经济社会效益较好,具有较好的推广应用价值。

富水孔隙地质条件下注浆材料改性与加固技术研究

为了获得经济成本更低且强度更高的注浆材料,利用石英砂和粉煤灰对水泥基注浆材料进行了改性,并研究了改性材料的最佳配比和改性水泥基注浆材料的宏观及微观特征。抗压和抗折强度试验表明,改性水泥基注浆材料的最佳配合比为:水泥∶石英砂∶粉煤灰∶高效减水剂∶膨胀剂=80∶10∶10∶0.25∶0.13,此时材料的抗压和抗折强度分别超过120 MPa和20 MPa,同时表现出良好的力学性能和流动性。微观特征表明,石英砂可在材料中起到骨料的骨架作用,而粉煤灰能增强材料内部的致密性,减小材料内部的孔隙大小。

富水陡倾斜大理岩增透引流注浆技术研究——以天山胜利隧道4号通风竖井为例

为解决天山胜利隧道4号通风竖井掘进水量大,造成无法施工的技术难题,考虑到富水大理岩地层倾角大、裂隙开度小、吃浆量弱的工程特征,构建陡倾斜大理岩增透引流注浆模型。基于广义宾汉流体本构方程,提出考虑大理岩裂隙浆液流变特征的扩散运移方程。根据方程可知,裂隙倾角、初次启劈压力、二次启劈压力、裂隙水压力、设计劈裂扩散距离及浆液黏度时变性是影响注浆压力的关键因素。在此基础上,确定关键注浆参数及其施工工艺,通过高压水脉冲式压裂增透岩体裂隙通道和引流注浆等关键技术,实现浆液在陡倾斜大理岩裂隙通道中的控制性扩散。地面预注浆治理后,运用简易水文观测、孔内电视、光纤测温3种手段对现场注浆堵水效果进行监测,地层揭露结果表明,竖井掘进掌子面处无明显渗水,注浆治理后的井筒涌水量低于1 m^(3)/h,能确保天山胜利隧道4号通风竖井安全高效施工。

高地应力断层破碎带富水段隧道帷幕注浆效果及注浆圈参数研究

周边超前预注浆加固是改变裂隙岩体物理力学性能和渗透性能的有效方法,以鸡心岭隧道工程为例,通过数值模拟分析了周边预注浆加固前后、不同注浆圈厚度和注浆圈渗透系数对围岩渗流场、位移场、塑性区及支护受力的影响规律。结果表明:1)周边超前预注浆加固能有效降低初期支护静水压力,减小围岩塑性破坏范围和洞周位移,并使得隧道涌水集中发生在拱脚位置;2)注浆圈厚度超过8 m后,继续增大注浆圈厚度对围岩位移的影响较小;3)降低注浆圈渗透系数可有效降低隧道涌水量,但会增大围岩变形。

注浆法在富水砂卵石地层城市轨道交通联络通道暗挖施工中的应用

[目的]成都地铁19号线二期工程九江北站—龙桥路站区间1#联络通道处于富水砂卵石地层,受周边建(构)筑物位置所限,不宜采用常规方法进行施工,为此需采用不降水法为该联络通道暗挖施工提供无水条件。[方法]根据1#联络通道的工程特点,在对比分析冻结法和顶管法等常规方案的基础上,采用注浆法为该联络通道暗挖提供无水条件。根据富水砂卵石地层的特点,同时受周边建(构)筑物布局的限制,19号线主线隧道内决定采用水平注浆法施工。详细阐述了1#联络通道注浆法施工方案,针对动水条件下砂卵石地层涌水、涌砂,成孔困难,串冒浆等难点,提出相应对策。从可靠性、造价、变形控制及运营维护等方面总结了水平注浆法的优势。[结果及结论]1#联络通道施工完成后,经测试检查孔每米出水量不大于0.13 L/min,达到预期止水要求,满足该联络通道暗挖的无水条件;开挖过程揭示,开挖面基本无渗水,1#联络通道安全贯通。

帷幕注浆技术在隧道穿越富水断层破碎带施工中的应用

文章以某隧道工程为研究对象,探讨了全断面超前帷幕注浆技术在高危险性、富水性断裂带施工中的应用。通过进行有效的隧洞突水控制,确保了隧洞的施工安全。文章总结了隧道穿越高危险性断裂带施工中的全断面超前帷幕注浆工艺及相关参数,从止浆墙施作、止浆岩盘注浆加固、止浆墙抗压试验等方面提出了技术要点,以供参考。

深厚富水砂卵石地层注浆封闭止水及加固技术

针对深厚富水砂卵石地层的防渗,列举了常用止水方式高压旋喷帷幕灌浆及混凝土防渗墙的众多不足,采用一种新型、高效的基坑注浆全封闭止水及加固技术,将注浆技术与建筑物地基加固和基坑的支护、防渗、止水融为一体,加固坡面和基底,解决了基坑支护、止水、降水问题,同时增强了卵石层地基的地基承载力、强度和渗透稳定性,有利于工程建成后水工建筑物的安全运行,取得了良好的工程应用效果。

富水粉细砂层盾构同步注浆复合浆液配比试验

为提高富水粉细砂地层盾构同步注浆的效率和质量,精准控制管片上浮位移,进行配比试验以期得到对富水地层具有良好适应性的浆液。基于常规惰性浆液通过单因素试验,确定出高分子材料羟乙基纤维素(HEC)和聚羧酸(PC)两种外加剂的掺量范围,然后采用正交试验,对水胶比、水玻璃、羟乙基纤维素和聚羧酸4因素3水平的试验结果进行极差分析,得到流动性好、凝胶时间可控、结石率高的复合浆液配合比。结果表明,针对富水粉细砂地层的复合浆液最佳配比为:水胶比0.8(A2),水玻璃掺量30%(B2),PC掺量0.1%(C1),HEC掺量0.2%(D2),这一配比在保证流动性(稠度10~12 cm)、凝胶时间(90~150 s)、结石率(97.53%)和抗压强度(2.63 MPa)的同时,优化了浆液的抗水分散性和经济性。采用推荐浆液配比进行同步注浆,管片的上浮位移可以控制在20 mm以内,满足规范要求。

富水地层土压平衡盾构接收盾尾二次注浆(环箍)施工技术研究

随着盾构施工技术的逐渐成熟,在地下空间施工中,盾构施工技术的应用越来越广泛。现场根据图纸完成工作井施工及盾构推进。在盾构接收时,为降低富水地层盾构接收风险,一般情况下,需要对盾构盾尾部位进行二次注浆(环箍)。根据不同的施工工艺,二次注浆材料也不同,其根本目的为止水,以减少盾构机接收风险。

穿越富水破碎带隧道开挖变形监测及控制技术

针对某公路隧道穿越富水破碎带的工程实际,利用abaqus软件采用数值模拟方法,构建了隧道与富水破碎带的三维模型,模拟了注浆前后围岩的变形行为,包括拱顶沉降、拱底隆起及拱腰水平位移等。为了验证注浆对围岩变形控制的有效性,通过现场监测数据与数值模拟结果进行了对比。结果表明,注浆处理显著减少了围岩的水平和竖向位移,使围岩变形更加缓和,有效提升了围岩的稳定性。

富水炭质千枚岩隧道集束水平袖阀管注浆加固施工技术

针对富水炭质千枚岩隧道在开挖过程中,炭质千枚岩遇水软化呈流塑状,导致掌子面失稳发生溜塌无法掘进的问题,本文采用一种新的注浆工艺进行止水与围岩固结。超前注浆采用前进式分段注浆、钻杆后退式分段注浆、集束水平袖阀管分段注浆相结合的注浆施工工艺。结果表明:所采用的超前注浆加固方案合理、施工安全高效,能够对该段富水炭质千枚岩地层实现有效加固,研究成果可为同类工程借鉴。

富水粉细砂地层暗挖大断面地铁隧道地下水综合控制措施研究

文中依托北京地铁12号线三元桥站-芳园里站区间暗挖大断面停车线隧道工程,分析注浆试验段采用常规水泥-水玻璃双液浆进行超前深孔注浆存在的问题,提出并实施了渗透注浆与劈裂注浆相结合的复合式注浆方法,并基于数值计算结果,给出“最优深孔注浆厚度”概念,在此基础上确定本工程超前深孔注浆加固厚度,另外针对粉细砂层和粉质黏土层之间的层间水(三),深孔注浆后隧道开挖仍存在残留水问题,提出一种新型真空井点降水成孔方法,提高了成孔效率,确保了井点降水效果。

某大水矿山近矿体帷幕注浆联合防治水方案研究

防治水是维持矿山安全生产及可持续发展的重要环节。某铁矿为岩溶大水矿山,预计矿体开采后涌水量可达19164.36 m^(3)/d,给采矿作业带来安全隐患。基于矿山水文地质特征及井下实际开采条件,采用超前探水、近矿体帷幕注浆及防渗帷幕加强隔水矿柱等方法,最终在上部中段矿体形成完全闭合隔水体,在下部中段矿体形成不完全闭合的防渗隔水层。提出的“堵避结合,预测先行”联合防治水方案能够有效保障矿体安全开采,可供类似大水矿山参考借鉴。