砂质土体脉动注浆浆-土耦合动力响应分析

脉动注浆作为解决松散土体注浆的新工艺,尽管已经得到一定应用,但脉动荷载作用下浆-土耦合的动力响应研究,远滞后于工程实践。基于脉动注浆原理,设计了一套脉动注浆监测响应系统,设定不同脉动周期压力和土体孔隙比,研究不同脉动周期荷载作用砂质土体的响应规律;依托COMSOLMultiphysics平台结合MATLAB,二次开发了适用于模拟脉动注浆浆-土耦合应力-应变的程序;通过物理试验对比现有注浆地层响应理论,验证了数值模拟适用性。研究结果表明:当脉动压力增大,土体的孔隙比不变时,骨架力承担脉动应力传递速率增快;脉动频率越大,土体内部应力越大;脉动压力会破坏恒载作用下土体形成的强弱力链,导致应力传递均布;土体的孔隙比越大,土体越松散,脉动频率越大对于浆液在土体内部运移越有利。脉动注浆相比于稳压注浆会导致应力区域集中,应力区域集中造成的浆液渗透与挤密注浆,有利于降低注浆过程地层抬升位移;相比稳压注浆的浆液易沿小主应力或者地层缺陷处浆液持续劈裂,脉动注浆浆液扩散更可控。数值模拟方法为不同脉动施工参数、地层条件以及注浆材料下,浆液扩散规律研究提供了新思路,研究结论可为工程实践提供较强的指导意义。