富水岩溶隧道注浆处理及工艺优化

为了提高隧道富水岩溶区的注浆加固效果,依托某隧道工程,采用多种超前探测手段对隧道富水岩溶区进行全面探测。在此基础上,采用数值模拟方法,分析不同注浆厚度下隧道位移变化和涌水的变化规律,并采用3种注浆技术相结合的方法对隧道富水岩溶区进行了注浆加固。研究结果表明:帷幕注浆厚度主要体现在减少涌水量上,当注浆厚度超过5 m以后,隧道的止水效果几乎不再增长;选择5 m的注浆厚度和25 m的注浆长度作为工程的注浆范围。在注浆过程中,3种注浆技术相结合,可以有效解决高水位涌动和成孔困难的问题。勘探和注浆结合的方法,可为后续注浆方案提供动态反馈和优化。注浆结束后,现场施工情况表明,注浆效果良好。

煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理及应用

我国西部煤矿斜井井筒在富水松散层段大多发生渗漏水现象,有时甚至存在涌水溃砂风险,影响煤矿安全生产。为科学指导斜井过动水砂层防治水工作,以曹家滩煤矿主副斜井过动水砂层帷幕注浆为工程背景,借助有限元数值模拟软件建立了动水砂层帷幕注浆扩散封堵模型,探究了煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理,结合具体治理区域,优化了动水砂层帷幕注浆参数及工艺,并进行了现场效果检验。研究结果表明:随着动水流速和注浆压力的增大,浆液顺水流方向扩散特征明显;注浆压力0.5MPa,动水流速0.3m/s时,顺水流方向浆液扩散半径增至1.83m;随着帷幕内壁与井筒外壁间距的增大,井筒围岩变形破坏范围逐渐远离井筒外壁,治理区域间距设置应不小于12.5m;注浆参数及工艺优化后,主副斜井治理段水量分别衰减85.6%和82.7%,治理效果显著。本文研究成果有助于解决动水砂层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。

构造裂隙大水矿床帷幕注浆工程试验及参数研究

构造裂隙大水矿床含水介质复杂多变,基建难度大,突水风险高,防治水技术难度大。借鉴岩溶大水矿床治水经验,设计采用矿山地面帷幕注浆技术,解决黄屯硫铁矿火山岩构造裂隙大水矿床地下水害。通过帷幕注浆生产性试验,从注浆前后帷幕体透水性、检查孔压水试验、注浆前后钻孔岩芯揭露情况分析,证明火山岩裂隙地层高压灌注水泥黏土浆后,大的构造导水通道及微细裂隙都能被浆液有效充填,注浆堵水效果显著,该方法可为同类矿床防治水工作借鉴。

松软地层防渗灌浆帷幕结构性状实验研究

松软地层透水率较大,防渗灌浆工程吃浆量相对较大,浆液扩散极不规则,形成的防渗帷幕,包括防渗幕体厚度、力学性能、防渗效果等结构性状难以准确把握,现有的方法和技术主要采用压水试验、标贯、钻孔取心、物探等方法获取相关信息,但带有极大的不确定性,直接影响到防渗质量的评价。在现场进行多工况灌浆原型试验研究,通过注水试验、孔斜测定、取心测试、全断面开挖等多种方法,真实呈现防渗幕体的性状,包括幕体有效厚度及其影响范围、幕体强度性能和渗透性能。结果表明,在松软地层采用"浆体封闭、脉动灌浆"控制灌浆工艺,孔距1.5m,两排排距0.8m,并采用适宜的灌浆控制参数灌注可控性黏土水泥浆材,简便高效,孔周挤密区、结石体及胶结体形成的有效幕体均一性好,防渗效果达到5lu以下,灌后28d结石体强度达到3MPa以上。灌浆工艺和参数可直接供类似地层应用。对于不同类型地层在不同灌浆材料、灌浆工艺、灌浆参数情形下的灌浆结构性状,有必要研发物理模型进行大样本室内试验研究。

遗传算法和复合形法确定坝基帷幕灌浆优化方案

以一般岩基上的混凝土重力坝为例,根据已有灌浆帷幕参数的经验公式,在考虑帷幕的渗流量、坝基渗透压力和幕体本身的水力坡降不超过允许值为约束条件的情况下,进行简单的公式推导;最后以帷幕的工程造价最小为目标函数建立优化设计数学模型,并分别采用遗传算法和复合形法对坝基帷幕灌浆进行优化研究,寻找一般情况下的最优帷幕参数的组合。

基于灰色-回归对帷幕注浆影响因素相关性分析

云南昆明某露天矿随着采矿延深,地下水涌水量逐步增大,开采难度提高。为了治理矿山水害,现场选取了局部试验段进行帷幕注浆堵水试验,基于现场物探、钻孔成像、声波测试、压水试验等方式取得的相关数据,选取以每米吃浆量为因变量,注前透水率、水灰比、段长、注浆压力、钻孔深度为自变量参数进行灰色关联性分析和多元回归分析,得出试验段钻孔每米吃浆量及其相关参数的回归方程及关联度,为矿山后续大规模帷幕注浆的注浆工艺和注浆过程参数控制提供借鉴,也为后续岩溶地区节理化裂隙帷幕注浆参数选取方面提供参考价值,为矿山的安全生产提供保障。

帷幕注浆技术在大水矿山治水中的应用

叙述了矿山排水对地质环境的破坏作用,结合中关铁矿工程实例,介绍了帷幕注浆方案,对工艺过程和技术参数进行了分析,对隔水效果检测结果进行了说明。

注浆封堵技术在巷道渗漏涌水治理中的安全应用研究

为解决黑龙煤矿9+10+11号煤层回风巷道掘进过程中顶板涌水大的问题,通过分析该矿的工程地质和水文地质条件,确定了涌水水源来自上部K2、K3灰岩含水层,涌水类型为断层导通型。确定了涌水来源及主要通道分布情况后,根据"短掘短注,先掘后注,疏堵结合"的原则,提出对该巷道12~24m段采取分段注浆的技术方案,并确定了注浆钻孔设计、注浆参数选择等治理方案。注浆方案在现场实施后,注浆封堵治理取得显著效果。

基于钻孔数据的注浆帷幕三维模型构建

针对广东凡口铅锌矿开展的帷幕注浆治水工程,基于帷幕注浆工程钻孔编录数据,利用Surpac软件实现了对注浆工程钻孔信息的三维可视化,并以此为基础,研究构建了注浆帷幕三维模型,同时与建立的地质三维模型复合,直观准确地表达出注浆帷幕工程与矿山地表、地下地质构造的空间位置关系以及相关矿岩信息,有效地提高了帷幕注浆工程施工管理和质量评价现代化水平,为矿山实施安全、高效、环保开采的可持续发展战略,实现对地下水害的有效治理提供有力的技术支持.

高盖山隧道高压富水区超前帷幕注浆设计

针对向莆铁路高盖山隧道掌子面的突水突泥情况,采用挡碴墙对掌子面堆积体进行加固,并在堆积体上设计三级止浆墙,采用在上半断面钻孔辐射至洞身全断面的帷幕注浆方案进行加固。设计了超前帷幕注浆孔位置及轮廓线,并确定注浆长度为30 m,扩散半径为5 m,注浆压力4-6 MPa,针对开挖后可能的渗水情况提出了径向补强注浆设计方案,注浆效果及注浆质量符合设计要求。

CCS水电站首部枢纽坝基帷幕灌浆试验研究

针对CCS水电站首部枢纽坝基强风化花岗闪长岩透水地层,进行了现场帷幕灌浆试验防渗处理。试验以水泥、水、膨润土及减水剂作为灌浆材料,采用了不同的配合比,确定了灌浆施工工艺、灌浆参数及有效灌浆方法,并对灌浆效果进行了检测分析。结果表明,帷幕灌浆有效降低了坝基岩体的透水性,提高了防渗能力。试验结果为坝基岩体的大规模防渗处理提供了可靠的依据。

坝基封闭防渗抽排系统的设计参数探讨

对于长期在较高下游水位条件下工作的混凝土重力坝,坝基设置封闭防渗抽排系统可有效降低坝底扬压力,提高坝体稳定性,并节省坝体混凝土方量。本文较为系统地探讨了封闭防渗抽排系统的概念,分析了影响防渗排水几何参数的主要因素,确定了有关设计原则,给出了相应计算方法和算例验证,并对当前规范所给方法进行了讨论。

亭子口水利枢纽红层基岩帷幕灌浆技术

亭子口水利枢纽红层基岩微裂隙岩体的可灌性、坝基软弱夹层、基岩缓倾是灌浆工作面临的3大难题。通过帷幕灌浆试验,得出了适合该工程的灌浆参数。在灌浆实施过程中,通过6级管控体系等管理方式,解决了灌浆劈裂等问题。从检查结果、监测数据可知,整个工程的帷幕灌浆质量达到了设计要求,可为红层地区高坝帷幕灌浆提供参考。

帷幕注浆参数的检测与自动控制

利用计算机技术对注浆过程中工艺参数进行自动检测与控制,对注浆结束后的大量数据进行处理,是提高注浆技术水平的重要手段。铜录山帷幕注浆工程中应用计算机技术,实现了注浆工艺参数的自动检测与控制,以及各数据处理的自动化与形象化。采用的控制系统是以单片机8031为核心,辅以各种接口电路所构成。整个系统抗干扰能力强,在现场干扰很强的条件下仍能正常工作。

改进遗传算法在坝基帷幕灌浆方案优化中的应用

以一般基岩上的混凝土重力坝为例,采用改进的遗传算法对坝基有排水时的帷幕灌浆参数组合进行优化研究。根据帷幕的厚度进行单元网格剖分,用有限元数值方法计算渗流场,以坝基渗流量、坝基渗透压力和幕体本身的最大水力坡降不超过允许值为约束条件,以帷幕的工程造价最小为目标函数建立优化设计数学模型,寻找一般情况下的帷幕参数的最优组合,为工程设计提供参考依据。

高压大流量地下水隧道开挖超前帷幕注浆参数研究

锦屏水电站锦屏山隧道开挖中面临高压大流量地下水、且富水地段长(约占隧道全长的40%)的难题。为安全、可靠地进行隧道施工,以注浆材料的适应性、超前帷幕注浆的参数及工艺为研究对象,对浆液做了大量配合比试验,分析其流动性、物理力学性能和凝结时间。研究结果表明:用纯水泥进行单液浆帷幕注浆,其可注性好,可大大地提高注浆加固效果;纯水泥+双液浆对局部小的渗漏水具有很好的封堵效果。对于低于2 MPa的压力水,注浆压力取2~3倍的静水压力;对于高于5 MPa的压力水,注浆压力取净水压力加2~3 MPa。对于在2~5 MPa之间的压力水,注浆压力可灵活选取,但不宜超过7 MPa,注浆应采用孔内循环灌注的方式。地下水发生在断层破碎带时,超前帷幕注浆宜采用全断面帷幕;若出水段以溶蚀裂隙、断层、管道为主宜采用有针对性的局部超前帷幕注浆。该技术成功解决了锦屏山隧道高压大流量地下水封堵的难题,对富水地层地下隧洞施工具有重要参考价值。

基于岩体宏细观特征的大型帷幕注浆保水开采技术及应用

在地下水径流通道处建造帷幕注浆墙体是矿产资源开发与地下水资源保护的重要平衡手段,而随着矿产资源开发强度和深度的增大,建造大型帷幕墙体面临钻探成本高、墙体内外水压差大、墙体截流率低等问题,针对上述问题采用受注介质宏细观特征分析的方法,宏观上研究受注介质发育特征及水文地质条件,细观上基于显微CT分析研究受注介质空隙发育特征和几何参数,宏细观结合综合分析大型帷幕墙体建造科学位置、钻探工艺、注浆材料和适用性配比选取、注浆压力等问题,并利用放水试验、钻孔取芯、钻屑组分判断等手段对帷幕注浆效果进行分析评价。研究结果表明:对于开度较小的裂隙,须采用纯水泥浆液进行升压注浆充填,对于含有较大空洞岩溶地层,可在水泥浆液中掺入粉煤灰进行无压充填灌注;水固比为0.6,0.7,0.8,0.9的水泥浆液,水固比为2.0,1.0,0.8,0.6和对应粉煤灰掺量20%,20%,20%,20%和30%的水泥-粉煤灰浆液结石体的物理力学性质均能够满足帷幕墙体建造要求;帷幕墙体建造最小安全厚度为7.84 m,满足浆液扩散范围和建造效率的注浆压力为4~6 MPa。经检查孔检验,大空洞充填灌注采取的浆液结石体试样饱和抗压强度为11.2 MPa,完全满足墙体强度要求;放水试验中,墙体内外水位差7 d达到140 m、截流率在86.51%以上,墙体截流效果显著,达到设计目标和要求。

岩溶富水隧道可控注浆施工技术研究

以重庆市轨道交通一号线中梁山隧道工程岩溶富水段注浆堵水工程为例,综合分析了帷幕注浆的理论数据和中梁山隧道岩溶富水段超前帷幕注浆堵水实践经验数据,以探索超前帷幕注浆可控施工技术;在实践中,通过注浆终孔可控、注浆终压可控、注浆量可控、注浆材料可控等方法来实现帷幕注浆可控,以达到快速、安全、文明、高效的注浆施工。

岩溶库区帷幕灌浆技术及其工艺参数优化

中国西南岩溶地区缺水问题有望通过修建水库蓄水来解决,但该区域内广泛发育的岩溶漏斗、落水洞等会使水库内蓄水渗漏。灌浆帷幕是降低库区岩层渗透性的有效手段,低成本高质量帷幕灌浆的关键在于优化灌浆工艺及其参数。采用室内试验、数值模拟和现场试验相结合的方法,对灌浆材料配比、钻孔间距、灌浆压力、帷幕底界和灌浆工艺进行优化。结果表明:将水灰比控制在1∶1~1∶3之间,单排钻孔布置,孔距2.0 m,灌浆压力1~2 MPa,帷幕底界控制深度为风化层深度以下10 m处,分段灌注且第一、第二及以后各段的长度分别为2、3、5 m,可实现德厚库区灌浆帷幕体系透水率<5 Lu的目标。该研究可为德厚库区灌浆帷幕工艺参数优化提供理论与试验支撑,为西南岩溶发育区类似项目的建设提供参考。

高水头动水防渗帷幕灌浆试验

为有效解决河南省淇河盘石头水库右岸鸡冠山单薄山体绕坝渗漏问题,设计采用帷幕灌浆法在水库正常运行状态下进行防渗处理。为验证设计帷幕灌浆参数在高水头动水状态下的合理性及可行性,进一步优化施工工艺,在帷幕灌浆施工前进行了生产性试验。生产性试验以鸡冠山防渗帷幕初步设计参数为基础,现场选取代表性试验区,采用不同的灌浆压力、水灰比进行灌浆试验,并对灌浆前后透水率等参数进行分析。试验结果表明:帷幕灌浆初步设计参数能够达到设计预期目的,先施工上游排帷幕的灌浆顺序效果较好;Ⅰ、Ⅱ序孔适宜采用孔口封闭灌浆法,Ⅲ序孔适宜采用分段卡塞灌浆法。