一种兼具渗透与劈裂功能的复合注浆材料研发与现场试验

碎粉岩富水地层具有结构松散、粒径较小、黏聚力低、自稳性差等特点,传统浆液难以有效渗透加固。以碎粉岩工程地质特征为导向,利用有机-无机材料复合协同效应研发一种集渗透胶结及劈裂加固于一体的新型注浆材料(PSCG),克服碎粉岩“吃水不吃浆”这一工程难题。首先通过室内力学试验与注浆模拟试验验证上述材料研发思路的可行性,并选取碎粉岩加固所需关键指标进行物理力学性能测试(凝结时间、持水率、加固体抗渗性、强度、体积收缩率),结合微观测试手段(SEM、FTIR)揭示新材料的注浆加固机制,最后通过现场试验,研究PSCG材料对碎粉岩地质的加固效果。研究结果表明:PSCG材料具有渗透-劈裂双重作用同步加固效果。一方面,丙烯酸钠聚合生成网络状高分子结构,与水泥水化产物、水泥颗粒相互贯穿形成具有抗分散效果的三维互穿空间结构,并且有机-无机材料接触界面被改良,裂缝被充填,加固体7 d强度可达27.01 MPa。另一方面,丙烯酸钠溶液在注浆压力及毛细作用作用下渗入碎粉岩颗粒孔隙间并发生聚合反应,将碎粉岩颗粒锁合成整体结构,同时,碎粉岩中的金属与凝胶中羧酸基团形成强烈的配位作用,增加了聚合物网络的交联密度,提高了凝胶的力学性能,渗透区加固体7 d的强度可达2.4 MPa,渗透系数高达5.9×10^(-7)cm/s。结合现场试验结果,PSCG材料对碎粉岩地层具有堵水、加固双重效果。

注浆加固技术在断层应力集中区巷道掘支中的应用

北洺河铁矿-200 m分层13#联巷受F3断层破碎带影响,掘进掌子面发生塌冒,始终未能贯通。通过分析造成掘进掌子面塌冒的原因,结合矿山地质条件及施工条件,提出了充填、渗透、劈裂联合注浆加固破碎岩体的治理方案;方案实施后,加强了F3断层破碎带岩体稳固性。掘进过程中可看到注浆胶结体与破碎岩体互层情况,注浆加固达到了预期效果,保证了后续13#联巷掘支贯通施工的安全。

高压压水作用下裂隙岩体渗透特性分析

裂隙岩体渗透特性往往由于裂隙发育的随机性而难以准确认知。现场高压斥水试验通过研究压力P～流量Q关系曲线可以了解裂隙岩体宏观渗透特性。某抽水蓄能电站高压岔管部位岩体存在较大规模的断层及影响带，为配合工程处理设计，采用现场高压压水试验对断层（含影响带）、断层周围岩体的透水性及渗透变形特性进行评价，现场试验成果表明裂隙的张开扩展是裂隙岩体渗透变形的主要形式，其P～Q曲线类型表现为非线性。为对试验过程和成果进一步量化分析．采用等效连续介质模型和三维有限元数值模拟技术对试验进行模拟。对比分析成果表明，P～Q曲线基本吻合，采用现场试验与数值计算相结合的方法可以较好地对裂隙岩体的宏观渗透特性进行分析评价．

橡胶对自密实混凝土基本力学性能的影响

通过正交试验,研究了橡胶取代率、粒径两因素对橡胶自密实混凝土基本力学性能的影响。试验结果表明:橡胶自密实混凝土立方体抗压强度、劈裂强度均随橡胶取代率的增加而下降,随橡胶粒径增大而降低;橡胶自密实混凝土的拉压比随着橡胶掺入率的增加而增加,且粒径越小塑性越好;橡胶自密实混凝土抗水渗透性随取代率增加呈先上升后下降,且与橡胶粒径关系密切。通过对试验数据的统计回归,提出了修正的橡胶自密实混凝土立方体抗压强度与劈裂强度之间的关系公式。