基于AMESim的脉动灌浆系统建模与特性分析

为了了解脉动灌浆系统的力学特性以及压力等参数的控制特性,通过对脉动灌浆系统组成和工作原理进行分析,基于AMESim仿真平台建立了脉动灌浆系统仿真模型。为了验证模型的正确性,将施工现场监测的输浆管道压力和流量数据与仿真模型的输出数据进行比较。结果表明:该仿真模型能够较为准确地模拟系统的动态曲线变化规律,压力及流量的平均相对误差分别为6.4%、7.6%,验证了模型的正确性。根据灌浆条件的变化,通过仿真模型分析,得到了不同的泵送频率、浆液黏度、管道长度等条件下的浆液管道内压力和流量特性的变化曲线。

松软地层脉动灌浆封孔浆体止浆机制初步研究

浆体封闭脉动灌浆是松软地层防渗加固的有效手段,但封孔浆体的止浆机制尚不明确。基于工程断裂力学以及宾汉姆流体同心环状劈裂流动模型,对脉动灌浆封孔浆体的止浆机制进行了定性分析,并基于能量守恒,推导出了脉动灌浆封孔浆体止浆的控制方程。分析了脉动灌浆封孔浆体的止浆能力与浆液流变性能、封孔浆体性能以及脉动频率的关系,封孔浆体的承载极限灌浆压力随浆液塑性黏度和屈服应力的增大而增大,随封孔浆体塑性强度的增大呈线性增加,随脉动持续时间的增加而减小,随脉动间隔时间的增大而增大,随封孔高度的增加不断增大。利用自制室内试验装置,验证了脉动灌浆封孔浆体的止浆机制。在南水北调中线河南鹤壁段引水渠边坡防渗工程中,针对松软地质条件,采用封孔浆体止浆技术对边坡工程进行了自下而上分段脉动灌浆,灌后抽水试验表明地层渗透系数达到10-5~10-6cm/s,对比传统灌浆工艺节省20%工作量。

一种适合松软地层高效控制灌浆的新工法——自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆

全(强)风化岩体、松散土层、砂砾层、节理裂隙密集发育岩体等松软透水岩土体的防渗加固工程中存在钻孔易塌孔,灌浆难起压易导致垂向挤密抬动,灌浆易漏浆串浆导致耗浆量大,灌浆过程难控制等技术难题,研究提出"自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆"新工法,技术之一是基于以浆止浆的理念,钻孔后,在灌浆管与孔壁间注入封闭浆体材料,在注浆过程中达到消能阻浆的目的,技术之二是采用脉动高压实现对灌浆段的有效控制灌浆,使松软地层的土体强度与防渗性能得到较均匀有效提高,可实现自下而上,连续小间隔提管灌浆,极大地提高工效。在托口水电站河湾地块进行系列现场灌浆试验表明,该工法完全可行,且较大地节省成本,提高了工效,可在类似地层防渗加固工程中推广应用。

全风化花岗岩地层脉动灌浆控制防渗机理研究

针对全风化花岗岩地层的基础防渗加固,传统灌浆工艺限制于结构松散难以成孔起压,加剧了地基处理的难度。提出采用"钻灌一体,脉动灌浆"技术工艺;并利用数值模拟实现了不同脉动周期压力、钻灌时间控制参数下浆液渗透扩散规律及脉动周期压力下地层应力–应变的过程分析,通过脉动和稳压灌浆的浆液扩散与防渗影响范围对比,揭示了脉动灌浆防渗控制机理,得出了灌浆参数;结合黏土水泥浆灌浆材料进行了现场工程试验,现场试验验证了控制参数的合理性。试验表明,1.5~2.0 MPa脉动灌浆压力下,单排孔布设间距1 m,常规吕荣试验检查孔段次统计,透水率<2 Lu的占70%;疲劳吕荣试验透水率<3 Lu的比例为97%,透水率稳定区间为0.5~2.4 Lu;破坏吕荣试验透水率稳定区间为2~8.5Lu。灌浆后全风化、强风化地层的岩体完整性均有不同程度的提高,声波提升幅度范围为17.3%~52.5%。检查孔取出的芯样较完整,芯样抗压强度平均达7.3 MPa,且灌浆过程地层抬升小。研究成果对于全风化花岗岩以及同类地层具有较强的应用性,为此类地层防渗处理提供了一个可借鉴的工程案例。

脉动灌浆施工技术在竹银水库坝体防渗工程中的应用

土石坝坝体渗漏问题将对坝体运行造成严重的安全隐患。文章以珠海市竹银水库防渗处理工程为依托,论述了一种脉动膏浆的坝体灌浆施工技术。该技术成功解决了竹银水库坝体渗漏问题,相关施工工艺、材料和成果可以为类似的工程提供借鉴。

全风化花岗岩地层控制性高压脉动灌浆应用

全风化花岗岩地层因其同时具有砂土松散的特性及岩体强度较高的特点,在该地层进行水利工程建设时,常用的防渗处理方法如塑性混凝土连续墙、高喷灌浆、静压灌浆等往往都存在一定的局限性。文章介绍了在实际工程中应用一种控制性的高压脉动灌浆方法,成功对某水库坝体的全风化花岗岩地层进行了防渗处理,最终检测结果满足设计要求。相关施工方法及材料、工艺可供类似工程借鉴或参考。

莽山水库副坝工程高压脉动灌浆效果检测方法

莽山水库工程属于国家172项重大水利工程之一,水库坝址区为深厚全风化花岗岩地层,需进行防渗帷幕灌浆处理。副坝坝址及左岸连接段山体采用高压脉动灌浆方法进行了防渗处理。文章介绍了副坝帷幕施工前后对该地层及防渗帷幕体进行的几种检测方法及最终检测结果,论证了该方法的施工效果及适用性。

高压脉动灌浆工艺在莽山水库工程的应用

可控挤入复合膏浆高压脉动灌浆技术应用于地基的防渗处理中,应用"自上而下钻孔,自下而上灌浆",不仅工艺简便、经济可行,并且还取得了良好的灌浆效果。本文以莽山水库工程中高压脉动灌浆工艺作为研究案例对象。首先对压脉动可控灌浆工艺的概念进行阐述,接着针对高压脉动灌浆工法中单孔流程、检查孔取芯检查以及施工要点进行研究。希望本文给相关的工作人员具有参考与借鉴的意义。

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。

自下而上、浆体封闭、高压脉动劈裂灌浆工艺在帷幕灌浆施工中的应用

本文描述自下而上、浆体封闭、高压脉动劈裂灌浆在湖南托口水电站帷幕灌浆施工中的应用、配套设备及施工工艺。由于托口水电站地质结构具有软硬不均、裂隙发育、解理密集、溶蚀疏松、岩溶发育、中等透水等多种组合的复杂地层，采用常规工艺的方法施工，易出现孔内塌孔埋钻、灌浆不起压、耗灰量大，从而存在施工进度极其缓慢的技术难题。且该类地层孔内的沉渣对灌浆质量也造成了一定的影响，使灌浆效果很难达到一个理想的状态。采用“膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆”的施工方法，可有效的缩短灌浆时间，节约成本，解决易塌孔埋钻、灌浆不起压、灌浆效果差等问题，也是提高复杂地层灌浆质量的有效措施。

高压脉动冲挤灌浆技术在固结灌浆施工中的应用

文章以贵州清水江旁海航电枢纽工程泄水闸基础固结灌浆施工为依托,主要介绍了自下而上、栓塞封闭、高压脉动冲挤灌浆在该项目泄水闸基础固结灌浆施工中的应用。

自下而上、浆体封闭、高压脉动劈裂灌浆工艺在帷幕灌浆施工中的应用

本文描述自下而上、浆体封闭、高压脉动劈裂灌浆在湖南托口水电站帷幕灌浆施工中的应用、配套设备及施工工艺。由于托口水电站地质结构具有软硬不均、裂隙发育、节理密集、溶蚀疏松、岩溶发育、中等透水等多种组合的复杂地层，采用常规工艺的方法施工，易出现孔内塌孔埋钻、灌浆不起压、耗灰量大，从而存在施工进度极其缓慢的技术难题。且该类地层孔内的沉渣对灌浆质量也造成了一定的影响，使灌浆效果很难达到一个理想的状态。采用“膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆”的施工方法，可有效的缩短灌浆时间，节约成本，解决易塌孔埋钻、灌浆不起压、灌浆效果差等问题，也是提高复杂地层灌浆质量的有效措施。

利用QC方法提高自下而上、浆体封闭、高压脉动劈裂灌浆封闭浆体合格率

“膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆”是复杂地层帷幕灌浆施工中的一项新技术、新工艺。在常规工艺施工下，由于地层复杂，孔内易出现塌孔现象，导致施工进度极其缓慢，且孔内的沉渣对灌浆质量造成了一定的影响，使灌浆效果很难到达一个理想的状态，采取膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆的方法，在很大程度上解决了这个问题。但采用膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆工艺封闭浆体合格率低成为该新工艺施工的制约环节。本文介绍了利用QC小组活动的方法解决湖南托口水电站帷幕灌浆施工中膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆封闭浆体合格率低问题的详细过程，供同行借鉴。

高水头条件下黏土心墙堆石坝帷幕灌浆施工技术

某大(Ⅱ)型水库大坝为弧形堆石黏土心墙坝,坝体采用黏土心墙防渗,心墙土为砾质黏土或碎砾石土的部位,粗颗粒含量大,黏粒含量低,坝体心墙填筑不均匀,填料不满足防渗体土料的要求需进行除险加固帷幕灌浆。大坝水位长期保持在60 m左右,无法对库容进行腾空,为确保帷幕灌浆顺利施工并形成防渗能力,文章介绍可控复合膏浆高压脉动灌浆在库水不能放空保持较高水头条件下的施工技术,可供类似工程参考。

托口水电站河湾地块帷幕灌浆新工艺的施工实践

针对松软岩土层防渗所提出的"自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆"新工艺,在托口水电站河湾地块进行了近一年的施工实践。本文介绍了该新工艺的技术要点与工艺流程,在灌浆施工中采用的浆体封闭材料配比、施工分段与压力、浆液配比与变换、灌浆结束条件等技术参数,灌浆施工中遇到的问题与处理对策,以及质量检测方法与灌浆效果等。施工实践结果表明该新工艺具有操作简便、工效高、成本低、质量好的特点,取得了常规灌浆工艺难以达到的效果,可供类似工程借鉴。

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。

偏铝酸钠膏浆在托口电站地湾防渗灌浆中的应用

本文重点介绍了湖南托口水电站河湾地块主坝侧防渗帷幕灌浆施工中采用的掺偏铝酸钠膏浆封闭、自下而上、高压脉动劈裂灌浆法施工工艺。

车田江水库除险加固工程中的防渗处理设计

以湖南省新化县车田江水库除险加固工程为案例,从坝体防渗、坝基和坝肩防渗等方面对水库除险加固进行研究,通过工程经验并结合本工程实际,分别对坝体、坝基和坝肩采用高压脉动灌浆、帷幕灌浆进行防渗处理,同时进行安全演算,其结果满足规范要求。

不规则脉动压力灌浆技术在砌石坝防渗治漏中的应用

本文介绍了不规则脉动压力灌浆技术的作用原理、应用方法及实例。该方法使用安全可靠，且比常规灌浆方法可收到更为明显的工程效益，为今后更好地治理砌石坝坝身渗漏做了有益的尝试。

全风化花岗岩防渗关键技术研究与应用

全风化花岗岩地层因其具有松散体和结构强度较高的特点,一直是防渗施工处理中的难点。依托莽山水库副坝地基防渗处理工程,开展全风化花岗岩防渗关键技术研究与应用,通过现场工艺与生产性试验,并采用多种检测手段测试,结果表明:全风化花岗岩地层经采用高压脉动灌浆技术灌注离析浆液进行防渗处理后,地层透水率可达到小于5Lu,耐久性和帷幕破坏性试验结果均可满足设计要求。