松散地层脉动与稳压灌浆室内试验研究

开展松散地层控制灌浆工艺研究具有重要的工程实践意义。开发了一套室内松散地层灌浆模拟试验装置,可模拟受灌体弹塑性边界,对比进行稳压灌浆与脉动灌浆试验。试验结果表明,在相同围压(0.2 MPa)、水固比(0.6)、不同灌浆压力(0.1,0.2,0.4 MPa)条件下,脉动灌浆灌后结石体7 d强度明显优于稳压灌浆,且强度值分布较均匀。电镜扫描表明,脉动灌浆后的土体呈团状结构,较常规灌浆后的絮状结构更紧密。脉动灌浆参数影响试验表明,采用较大的脉动灌浆压力有利于受灌体挤密,但压力过大更易劈裂扩散,造成浆脉变薄、结石强度降低;采用较小的水固比不利于浆液的扩散,但水固比过大会导致结石体厚度变薄、强度降低。试验论证了松散地层灌浆采用脉动灌浆工艺更加适宜,但需合理控制灌浆压力和水固比。

劈裂灌浆扩散机理研究

劈裂灌浆在实际工程中应用相当广泛。由于影响浆液扩散的因素众多,劈裂灌浆扩散机理尚不明确,尤其是不同给压方式（稳压和脉动）对浆液扩散的影响研究很少,对这两种方式下的劈裂灌浆机理进行了探讨。对于稳压灌浆方式,基于水力劈裂缝的扩展形态来考虑浆液的运动,视劈裂注浆扩散形态为平面辐射椭圆,采用恒缝高矩形断面模型,推导出宾汉流体的劈裂灌浆扩散方程,并分析了灌浆压力、浆材黏度、土体弹性模数、劈裂通道宽度对浆液扩散范围的影响。对于脉动灌浆方式,由于施加给受灌体荷载的延滞效应和脉动叠加作用,多次脉动灌入的浆液会使劈裂通道宽度逐渐增大,采用扁球体的劈裂灌浆模型,推导出脉动方式时的浆液扩散方程,分析了脉动灌浆频率等与浆液扩散距离的相互关系;结果表明,浆液的扩散距离与脉动频率的关系曲线存在一个极小值,发生在脉动频率为10 min次时,这一参数可作为脉动灌浆方式的控制参数。最后将前人的稳压灌浆模型与本文的脉动模型与相互比较,研究两种灌浆方式劈裂扩散机理的差异,得到脉动灌浆时浆液扩散距离要远短于稳压方式的,表明通过采用脉动灌浆,调节相关参数能有效控制浆材扩散范围,相关规律可为工程实际提供理论依据。