砂层渗透注浆加固效果模型试验研究

渗透注浆是煤矿井筒穿越砂层段防渗加固的重要手段之一,为研究砂层渗透注浆加固效果,研发了一套砂层渗透注浆模型试验装置,该装置具备多个试样同时注浆、不拆模测试注浆试样渗透系数等功能;以抗压强度、变形模量、渗透系数作为评价砂层渗透注浆加固效果的性能指标,选取砂层粒径级配、黏性土含量、浆液水灰比、注浆压力4个因素作为渗透注浆效果的影响因素,开展了砂层渗透注浆加固效果正交试验,获得了影响砂层渗透注浆效果的主控因素以及不同条件下砂层注浆加固体的变形破坏特征。研究结果表明:砂层经渗透注浆加固后,3 d抗压强度可达到0. 5～8. 5 MPa,3 d变形模量可达到35～750 MPa,1 d渗透系数可达到10-6～10^(-7)cm/s数量级;浆液水灰比是控制砂层注浆加固效果的主控因素,随着浆液水灰比的增加,砂层注浆加固体抗压强度、变形模量及抗渗性能均显著降低;砂层注浆加固体破坏模式受浆液水灰比影响显著,低水灰比(W/C=0. 8左右)对应整体破坏模式,高水灰比时(W/C=1. 6左右)水泥浆液析水效应对加固体破坏过程产生影响,使其呈现出局部破坏模式,在砂层渗透注浆加固工程中应尽可能选用低水灰比的水泥浆液。

车站基坑揭露断层带注浆加固效果数值模拟研究

为研究注浆对明挖基坑揭露断层带的加固效果,以南京地铁上元门车站基坑工程为背景,考虑基坑开挖过程中渗流场与围岩应力场的相互耦合作用,建立相应的有限元分析模型,对软弱破碎层、注浆加固带、基坑地下连续墙以及围岩所组成的耦合系统进行模拟,研究注浆加固前后围岩渗流场、位移场以及应力场的特征,最终获得基坑地下连续墙的水平位移、基坑外地表沉降、围岩塑性区分布、基坑内围岩变形以及基坑内涌水量变化规律。研究结果表明:1)通过对基坑底部断层带的注浆加固,基坑侧向位移及基坑外地表沉降均得到有效控制,相比于注浆加固前,其最大水平位移和地表累计沉降量减小50%以上,满足工程要求; 2)基坑底部区域内塑性区范围明显减少,基坑外塑性区扩散也得到有效抑制; 3)基坑底部断层带注浆改变了渗流场分布,有效降低了基坑涌水量,基坑治理区域涌水量由最初的94 m3/h逐渐减小到4 m3/h,堵水率达96%; 4)注浆结束后现场钻孔取芯率达到75%～80%,开挖揭露大量劈裂作用形成的浆脉,验证了注浆可有效治理明挖基坑所揭露的软弱断层破碎带。

采动影响下回采巷道注浆加固效果数值模拟

注浆加固技术是受采动影响的回采巷道最有效的支护措施,而对加固效果的考察是检验加固方案有效性的唯一方式。以长平矿Ⅲ43052回采巷道为研究对象,运用FLAC^(3D)数值模拟软件对采动影响下巷道未加固与加固后的围岩变形、应力分布规律进行模拟对比分析,结合实际监测数据,来衡量巷道加固方案的是否有效。

微动探测在隧道注浆效果检测中的应用

云南某在建高速公路隧道在开挖过程中发生塌陷并引起地表沉降,采用洞内充填和地表注浆的处治方法进行了加固,为了检测加固效果,采用微动探测法分别在注浆前及注浆后进行了探测。注浆前对塌陷区和未塌陷区进行微动探测,得到了塌陷区、塌陷影响区、以及未塌陷区的岩体横波波速特征;注浆加固后再次进行微动探测,通过注浆前后波速的提升值和波速等值线形态变化趋势,得到了判断注浆加固效果的评价原则。基于该原则对注浆加固效果进行评价,表明了利用微动探测来评价注浆效果是可行的。

基于浆液扩散的软弱围岩隧道注浆加固效果研究

注浆加固措施作为提高软弱围岩力学性能、保障隧道施工安全的主要措施之一,其对围岩的加固机理以及加固效果是隧道工作者长期以来的研究热点。基于浆液扩散理论,利用多场耦合软件Comsol建立同时考虑隧道开挖和浆液扩散形态的开挖-注浆耦合分析模型,并对软件进行二次开发,实现注浆范围内土体力学参数的动态变化,通过研究隧道开挖过程中注浆浆液扩散时空变化规律,并在浆液真实扩散形态和隧道开挖耦合作用下围岩的塑性区、隧道衬砌的力学状态等方面研究软弱围岩隧道的注浆加固效果。研究结果表明:(1)围岩塑性区随注浆时间的增加大致可分为两个阶段,第一阶段塑性区发生空间转移,塑性区面积整体上有减小的趋势,第二阶段塑性区范围和面积基本稳定;(2)在注浆加固范围达到最大之前,增加注浆时间可减小衬砌结构受力,之后持续增加注浆时间对改善结构受力没有明显效果;(3)在注浆加固圈完全形成之后,继续增加注浆时间并不能明显改善围岩以及衬砌结构的受力状态,盲目增加注浆时间只会造成经济上的损失。

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。

盾构隧道微扰动注浆对土体强度和衬砌横向收敛的影响

软土盾构隧道横向变形直接关系到结构安全,常采用微扰动注浆方法控制。为研究隧道微扰动注浆效果,针对一段隧道双侧微扰动注浆加固后的地层,开展了静力触探试验,分析注浆对隧道周围土体的影响规律;对现场获取的土样开展了室内K_(0)固结不排水伸长剪切实验,获得了注浆前后土体伸长剪切强度su和刚度E_(50)的变化量;采用线性模型拟合注浆量和收敛值比值数据,建立了可描述相对注浆量与注浆前后收敛值比值关系的方程式,分析了注浆对收敛值降低的效果。研究结果表明,注浆使锥尖阻力提高了110.8%(注浆中心区)和97.6%(注浆边缘区),注浆加固效果呈现非均匀性;注浆后土体的su比注浆前提高了约112%,E_(50)提高了约132%;注浆使隧道的横向收敛累计值平均降低了约24%。利用得到的结果,可根据浆液用量对隧道横向收敛的恢复进行估算,为后续设计微扰动注浆方案治理软土盾构隧道的横向收敛提供借鉴。

柔性加筋注浆现场模型试验研究

采用现场修筑实体模型试验结合室内土工试验的方法,全程、全断面、实时记录了模型试验中取得的大量数据,研究了预铺柔性管加筋注浆新技术在一定注浆施工工艺参数条件下水平柔性花管注浆实现机制、注浆施工工艺特性及注浆加固范围和效果。文中重点介绍了预铺水平柔性加筋注浆管现场模型试验的试验设计、模型修筑方案及制作、试验测试内容和研究方法。试验结果表明,预铺水平柔性加筋注浆新技术施工工艺简单、加固效果良好,具有很好的开发利用价值。同时,现场大型单点模型试验与现场实际施工条件基本一致,试验所得成果和施工参数能够直接用于实际施工,对回填加固类似工程采用本新技术施工具有一定的借鉴和指导作用。