砂层劈裂–压密注浆模拟试验系统研发及试验

劈裂–压密模式是砂层注浆扩散过程的主要模式之一。为研究砂层劈裂–压密注浆扩散过程,研发了一套可视化注浆模拟试验系统,该系统由模拟试验架、地应力加载模块、动态监测模块以及注浆控制模块4部分构成,可实现劈裂–压密注浆扩散过程的可视化模拟。以青岛地区含黏性土砂层为典型被注介质,开展了砂层劈裂–压密注浆模拟试验,揭示了注浆扩散过程中劈裂通道形态、注浆压力、应力场以及位移场随时间变化规律,获得了试验条件下的砂层劈裂–压密注浆影响范围。研究结果表明:砂层注浆起裂方向与劈裂通道扩展方向均与大主应力方向一致,浆脉厚度在浆脉扩展方向上存在明显衰减;注浆会引起与劈裂通道垂直方向的应力增加,且该应力沿劈裂通道扩展方向衰减,但注浆对平行劈裂通道扩展方向的应力没有显著影响;劈裂–压密注浆对劈裂通道两侧砂层的影响范围非常有限(20～40cm)。最后从单孔注浆量、钻孔布置方面对砂层劈裂–压密注浆设计方法提出了改进建议。

软弱地层劈裂–压密注浆加固效果定量计算方法研究

注浆加固效果的定量计算是实现科学注浆设计的前提,为此,针对软弱地层劈裂–压密注浆模式提出一个可实现注浆加固效果定量计算的思路,在分析劈裂–压密注浆加固机制的基础上,建立注浆效果简化计算物理模型,提出注浆加固体整体性能的定量计算方法,研究劈裂–压密注浆加固体性能的各向异性及空间分布特征,并分析相关因素对注浆加固效果的影响。研究结果表明:劈裂–压密注浆加固体性能各向异性显著,平行浆脉方向的抗变形能力要优于垂直浆脉方向,但抗剪性能及抗渗性能均弱于后者,平行浆脉方向的黏聚力与渗透系数是劈裂–压密注浆效果的2个短板;压缩模量、黏聚力沿浆脉扩展方向基本呈线性衰减趋势;注浆加固体性能与注浆压力正相关,而与注浆孔间距负相关,单孔注浆量的增加会使得注浆孔附近区域内的注浆加固体性能趋于均匀。最后,结合青岛地铁2号线砂层注浆工程实例,验证了注浆加固效果定量计算方法的有效性,以期为地下工程注浆定量化研究提供一定借鉴。