考虑压滤效应下饱和黏土压密注浆柱扩张理论

为了研究压滤效应对压密注浆的影响,在考虑滤出水渗流和土体弹性变形耦合的基础上,推导出考虑压滤效应时饱和黏土压密注浆柱孔扩张的控制方程.并在不考虑土体渗透率的变化的前提下,对该控制方程进行简化,得到径向应力和径向位移的表达式,该简化方法可较好地计算柱孔扩张问题中径向应力和径向位移.与考虑压滤效应下柱扩张理论相比较,传统的柱孔扩张理论无法考虑压滤效应和有效应力比的影响,当有效应力比较小时(即浆液较稀),传统方法的误差较大.利用考虑压滤效应下柱扩张理论对压密注浆过程进行分析,结果表明:在相同的注浆压力下,随着有效应力比α的减小,内侧土体的径向应力和径向位移逐渐减小,外侧土体的径向应力和径向位移逐渐增大.有效应力比越小,即浆液越稀,压滤效应对压密注浆的影响越大.

考虑压滤效应饱和黏土压密注浆球孔扩张理论

为了研究压滤效应对压密注浆的影响,在考虑滤出水渗流和土体弹性变形耦合的基础上,推导出了考虑压滤效应时饱和黏土压密注浆球孔扩张的控制方程.并在不考虑土体渗透率变化的前提下,对该控制方程进行简化,得到径向应力和径向位移的表达式,该简化方法可较好地计算球孔扩张问题中径向应力和径向位移.与本文计算方法相比,传统的球孔扩张理论无法考虑压滤效应和有效应力比的影响,当有效应力比较小时(即浆液较稀),传统方法的误差较大.利用本文方法对压密注浆过程进行分析,结果表明:随着半径的增大,径向应力显著减小,随着有效应力比的减小,内侧土体的径向应力逐渐减小;有效应力比对内侧土体径向位移的影响不大,而随着有效应力比的减小,周围土体的径向位移逐渐增大.

粘土水泥浆液的压滤效应及其对强度的影响

为了解粘土水泥浆液的压滤效应及其对浆液结石强度影响,研制了一种压滤效应模拟试验装置,并进行了一系列试验,结果表明:压滤系数对灌浆压力、粘土掺量和地层渗透系数的标准回归系数分别为1.32、1.11和0.4。浆液压滤过程呈现两个不同阶段,初期压滤曲线呈线性变化,后期压滤曲线呈指数变化。粘土水泥浆液相对于水泥浆液,压滤时间更长,滤水量稍有不同,压滤曲线分界点对应的压滤时间更短,压滤系数在0.1左右。粘土水泥浆液在压滤作用下具有良好稳定性;压滤效应对浆液结石强度影响显著,早期强度尤为明显,增长高达300%,终期强度增长近100%。此外,粘土水泥浆液灌浆设计时浆液配比选择应考虑压滤效应下的结石抗压强度。

(超)细水泥在压滤作用下的浆液性能研究

(超)细水泥浆液在高灌浆压力作用下的流动性能和强度指标是灌浆设计中水灰比、浆液级配、屏浆时间等施工参数选择的重要依据,也是评价灌后被灌体力学性能、耐久性等灌浆效果的重要因素。目前主要通过室内成模进行流动性能和抗压强度测试的方法进行相应研究,忽略了灌浆压力、排水条件、地质条件等因素的影响,不能真实反映灌浆过程中浆液在不同灌浆压力作用下流动性能和抗压强度。文章进行了室内压滤灌浆试验,得到了不同水灰比(超)细水泥浆液经过不同压力和时间压滤作用后的马氏漏斗粘度和结石体28 d抗压强度,并通过构建硬化浆体的结构模型,建立了(超)细水泥抗压强度的计算模型,计算了不同水灰比在不同压滤强度下的28 d抗压强度,可为灌浆工程(超)细水泥浆液配比优选、灌浆参数确定和灌浆效果评价提供依据。

盾构隧道壁后注浆球孔压滤扩散模型

假设饱和软土地层中从管片注浆孔进行壁后即时注浆时,浆液直接接触周围土体,形成以注浆孔为中心的半球形浆体,与周围土体发生压滤效应,应用达西定律和弹性理论对球形浆体扩散过程进行理论推导,建立盾构隧道壁后注浆球孔压滤扩散模型。计算分析壁后注浆时隧道周围土体孔隙水压力、有效应力及注浆对管片产生的附加压力。分析结果表明:孔隙水压力随着远离注浆孔而逐渐消散;土体径向有效应力随着远离注浆孔逐渐减小,土体切向有效应力随着远离注浆孔先增大、后逐渐减小;注浆对管片产生的附加压力随着注浆压力的增大而增大。

压滤作用对水泥浆液结石强度影响研究

水泥浆液结石体抗压强度是评价灌后被灌岩土体力学性能、耐久性等灌浆效果的重要因素,也是水灰比、浆液级配、屏浆时间等施工参数选择的重要依据。压滤效应贯穿整个灌浆过程,对浆液结石体抗压强度影响显著。目前业内主要采用的室内成模强度测试方法忽略了灌浆压力、排水条件、地质条件等因素对浆液结石体的影响,不能反映压滤效应在灌浆过程中的作用,难以获得不同压滤强度作用下水泥浆液的凝结过程和结石体的最终抗压强度。为分析压滤效应对灌浆效果的影响,本文以系列室内试验和构建的水泥硬化浆体结构为基础,建立了水泥浆液结石体抗压强度的计算模型,分析了不同条件下的压滤作用效果,结果表明:经压滤作用后水泥浆液结石体强度均有不同程度的提高,约为不考虑压滤效应结石体强度的2~5倍;强压滤作用下浆液水灰比对结石体强度影响不大;不同水灰比浆液的最终抗压强度与压滤强度的对数成线性关系。

粘土水泥复合浆材强度研究

通过室内试验,研究了水灰比、龄期、粘土加量、压滤效应等对粘土水泥浆材结石无侧限抗压强度的影响。分析试验结果表明,粘土水泥浆无侧限抗压强度和浆液水灰比随着龄期的变化规律呈指数关系。在完全压滤作用下,抗压强度随着压力的增大而大幅提高,且强度随龄期呈二次多项式规律变化,如在0.8 MPa压力作用下,粘土水泥浆材结石28 d无侧限抗压强度增大3倍左右;抗压强度随着粘土加量的增大而减小,粘土加量在50%~60%间出现大幅下降。研究表明,在注浆工程中采用粘土水泥浆材时,应尽可能创造条件产生较充分的压滤效应,控制粘土加量不超过50%,水灰比在2∶1左右,可以获得足够的强度指标。适量添加粘土,这类浆材完全可以用于注浆加固工程中。

粘土水泥浆材流变性能及其对灌浆的影响

粘土水泥浆材性能优越,已广泛应用于水利、矿山、垃圾填埋场等防渗堵漏及基础加固工程,浆材的流变性能对其可灌性和扩散距离有重要影响。利用Brookfield+R/S流变仪对层流状态下不同配比的粘土水泥浆材的流变参数进行了试验研究,探讨水固比、粘土掺量、温度和岩土体吸附作用及压滤作用等因素对其流变性能的影响。结果表明:粘土掺量对水固比为0.6∶1与1∶1的浆材流变参数影响显著,对水固比为1.5∶1与2∶1的浆材影响微弱;同配比浆材在不同温度下有不同的流变模型。由于岩土体对浆材的吸附作用,浆材的粘度和屈服应力随时间逐渐增大;浆材在岩土体中的压滤效应对粘土水泥浆的流变特性影响较纯水泥浆小,但是同样空隙条件下,粘土水泥浆材更易发生压滤效应。浆材流变性能对其扩散距离的影响显著,粘土水泥浆材的扩散距离明显小于水泥浆材。

黏土水泥浆材抗溶蚀性能试验研究

为研究黏土水泥浆材结石抗溶蚀性能,采用自制的压滤装置进行了注浆模拟试验,采用浸析法测得不同压力下注浆结石的CaO累计溶出量,并结合扫描电镜照片和吸水动力学法研究不同黏土掺量下结石的孔隙结构。结果表明:黏土水泥浆材水灰比越大,结石的CaO累计溶出量越小;速凝剂掺量越高,CaO累计溶出量越大;黏土掺入水泥浆液能改善结石的孔隙均匀性,减小速凝剂的不利影响;考虑压滤效应时,黏土水泥、纯水泥结石的CaO累计溶出率分别减小5%、1.4%左右,黏土水泥比纯水泥浆材结石的抗溶蚀性能提高更明显。为获得良好的抗溶蚀性能,工程实践使用黏土水泥浆材灌浆防渗,黏土的掺量不宜超过45%,速凝剂掺量不宜超过1%。