基于裂隙动水注浆的水泥–水玻璃浆液相界面特征研究

在地下工程注浆治理中,不同类型的浆液与水具有不同的相界面特征,浆–水相界面特征对揭示注浆堵水机制及建立浆–水混合区数值模型具有重要意义。通过分析不同浆液的浆–水相界面形态,得到注浆材料相界面表征方法和适用类型;通过注浆模拟试验,开展水泥水玻璃浆–水相界面测定试验,得到动水条件下水泥水玻璃浆–水相界面特征;对试验数据进行回归分析,将相函数拆分为高度函数和宽度函数对相界面几何特征进行描述,并分析浆–水相界面特征的影响因素。研究成果对注浆堵水机制的发展和浆–水界面数值模型的建立具有一定的参考价值。

水泥–水玻璃固化软土的微观机理研究

采用扫描电镜技术对不同龄期水泥–水玻璃加固软土的微观结构特征进行观察和研究。借助GIS技术实现了扫描电镜图像的三维可视化,并计算了加固前后土的孔隙率。研究结果表明:水泥–水玻璃的水化产物前期以三硫型水化硫铝酸钙为主,后期以水化硅酸钙为主。水化物形态多为纤维状和棱柱状,通过相互搭接形成网络并包裹土颗粒形成较大颗粒起到加固作用。从化学和物理两个方面分析了水泥–水玻璃固化软土的微观机理。水泥–水玻璃加固软土的微观机理从化学角度主要表现为:水泥的水化水解反应、水玻璃的速凝和增强作用、黏土颗粒与水泥水化物的作用;从物理角度则主要表现为:水化物的充填作用、胶结作用、加筋作用和骨架作用。研究成果对软土地区地基处理和施工有重要意义。

水溶性植物胶改性水泥–水玻璃封堵材料试验研究

中国西南地区岩溶地区发育,岩溶动水灾害对地下工程建设造成极大影响,为了解决水泥–水玻璃封堵材料浆液留存率低等问题,通过水溶性植物胶对传统水泥–水玻璃浆液进行改性处理,并从凝结时间、抗压强度、浆液留存率、黏度时变性、水化过程及微观结构角度进行分析,系统研究了水溶性植物胶对水泥–水玻璃封堵材料性能的影响机理。试验结果表明:①水溶性植物胶可提高浆液动水抗分散性能,其中,瓜尔豆胶掺量为0.8%时水泥–水玻璃浆液留存率最高为96.4%;②通过不同水溶性植物胶的改性,水泥–水玻璃浆液的凝结时间可调,增加了浆液的使用范围;③瓜尔豆胶提高浆液结石体早期强度,但降低其后期强度,黄原胶和黄原胶–瓜尔豆胶均降低浆液结石体的抗压强度;④水溶性植物胶可抑制水泥–水玻璃浆液的水化过程,通过水溶性植物胶的高黏度特性及其活性基团与水泥中阳离子之间的络合作用来提高其动水抗分散性能;⑤水溶性植物胶改性水泥–水玻璃浆液成功应用于岩溶地区石灰石矿山涌水工程,有效地解决了岩溶管道高流速、高流量突涌水问题。

水泥–水玻璃双液浆在工作面顶板突水溃砂治理中的应用

煤矿顶板突水溃砂威胁矿井安全。基于煤层顶板突水溃砂区"人工假顶"再造的思路,提出了水泥–水玻璃混合液速凝封堵突水溃砂通道的技术。以鄂尔多斯盆地西缘某侏罗系煤矿上组煤开采发生的一次顶板突水溃砂事件为研究对象,提出了通过双浆并列管进行水泥和水玻璃孔口注浆、孔底混合的地面治理方案;利用三维地质模型构建技术,呈现了类"马鞍型"溃砂区空间形状特征,以及溃砂区中部向四周边缘变薄、且局部"孤峰"凸起的浆液–溃砂混合体空间形状特征;充水含水层水头动态特征、地下水流场变化特征以及瞬变电磁电阻率特征指标,综合指示突水溃砂通道实现了完全封堵。形成的堵水及评价技术在类似工程应用中具有一定的借鉴意义。

基于隧道衬砌注浆材料抗渗性能的试验

外加剂是用来改良或影响注浆材料抗渗性的重要工具,其可以直接作用于水泥的水化固结和力学性能过程。基于此,研究聚丙烯酰胺、环氧树脂2种不同的外加剂对注浆材料性能的改变,试验得出聚丙烯酰胺、环氧树脂均可改变浆液的抗渗性,但聚丙烯酰胺对浆液更为敏感,改善材料渗透性能较好。

Effect of aggressive pH media on peat treated by cement and sodium silicate grout

The effects of aggressive peat nature (pH) on the strength of peat treated by cement and cement-sodium silicate grout were investigated by evaluating the changes in unconfined compressive strength,moisture content,and scanning electron microscopy (SEM) of samples with time in different pH media.The results indicate that peats treated by cement-silicate have higher strength than peats treated by cement,due to an increase in pH value of the media.Furthermore,cement and cement-silicate are highly effective in reducing the moisture content and void ratio of the treated peats.The microstructures of treated peats support the laboratory test results.