Penetration grouting reinforcement of sandy gravel

To study the relationship between grouting effect and grouting factors,three factors(seven parameters) directionless pressure and small cycle grouting model experiment on sandy gravel was done,which was designed according to uniform design method.And regressing was applied to analysis of the test data.The two models test results indicate that when the diffusing radius of grout changes from 26 to 51 cm,the grouted sandy gravel compressing strength changes from 2.13 to 12.30 MPa;the relationship between diffusing radius(R) and water cement ratio(m),permeability coefficient(k),grouting pressure(p),grouting time(t) is R=19.953m0.121k0.429p0.412t0.437;the relationship between compressing strength(P) and porosity(n),water cement ratio,grouting pressure,grouting time is P=0.984n0.517m-1.488p0.118t0.031.So the porosity of sandy gravel,the permeability coefficient of sandy gravel,grouting pressure,grouting time,water cement ratio are main factors to influence the grouting effect.The grouting pressure is the main factor to influence grouting diffusing radius,and the water cement ratio is the main factor to influence grouted sandy gravel compressing strength.

Water shutoff model test in water-rich sandy stratum by phosphoric acid-water glass grout

The rheological behavior of phosphoric acid-water glass grout in different mixing ratios was studied. Grout made of water glass with Baume degree of 20° and 13.4% phosphoric acid by 1:1 volume ratio is found to be more effective in stopping water. Laboratory model test of water shutoff by grouting was conducted. Test results show that the diffusion length and water cutoff effect of the grout are significantly improved as the grout head is raised, due to the dilution of underground water, and it takes the grout longer than its gel time to cut off water.

砂卵石地层盾构区间地表沉降影响因素聚类分析

为了掌握盾构掘进参数和地质条件对砂卵石地层盾构区间地表沉降的综合影响规律,依托成都地铁某盾构区间,结合团队前期地表沉降与掘进参数的关系,确定了总推力、刀盘转速、螺旋机转速、上覆土层厚度、地下水位、卵石层厚度6种聚类指标,利用K均值聚类算法对各参数指标的实际监测数据进行聚类,综合分析各个指标对地表沉降的影响。结果表明:1)根据K均值聚类结果把监测点即施工地段划分为3种地表沉降风险等级,监测点1—3为危险(Ⅰ级),监测点7—13、16—19、25—34为较危险(Ⅱ级),监测点4—6、14—15、20—24为安全(Ⅲ级)。2)根据聚类结果可知,在特定范围内掘进参数、地层构造与地表沉降之间具有正、负相关性关系。3)通过分析地层构造、掘进参数与地表沉降的关系,得出当上覆土层厚度较大、地下水位较小、卵石层厚度较大时,掘进参数控制范围为总推力29034.00~31181.95 kN,刀盘转速1.25~1.32 r/min,螺旋机转速6.13~6.98 r/min;当上覆土层厚度较小、地下水位较小、卵石层厚度较小时,掘进参数控制范围为总推力34419.89~36867.28 kN,刀盘转速1.44~1.45 r/min,螺旋机转速5.74~6.99 r/min。

砂卵石地层泥水盾构废浆二次利用技术研究

为解决泥水平衡盾构施工期间产生的大量废弃浆液难处理和盾构同步注浆高成本的问题,提出将泥水平衡盾构产生的废弃泥浆再利用于配制同步注浆浆液。本研究依托主要穿越地层为砂卵石地层的成蒲铁路紫瑞隧道工程项目,研究浆灰比(废弃泥浆与水泥质量比)、浆砂比(废弃泥浆与砂质量比)对同步注浆浆液的性能影响,另外在废浆再利用配制同步注浆浆液的基础上,研究了用耐火泥替代部分水泥的可行性。研究结果表明:1)随着同步注浆浆液浆灰比的增大,同步浆液的流动度增大,凝结时间延长,立方体28d抗压强度降低;2)随着浆砂比的增大,同步浆液的流动度增大,凝结时间延长,立方体28d抗压强度也降低;3)掺入耐火泥将增强同步注浆浆液的28d抗压强度,降低同步浆液流动度,缩短同步浆液凝结时间。因此,在配制同步注浆浆液中,用耐火泥替代部分水泥具有可行性,并能带来一定经济效益。

砂砾土注浆结石体抗冲刷特性试验研究

砂砾土广泛分布于洪涝灾害多发区,而注浆是提高土体抗冲刷能力的一种常用方法,探明注浆对砂砾土抗冲刷特性的影响对于提高砂砾土路基的防洪性能有重要指导作用。通过自行设计的动水冲刷试验台进行砂砾土注浆结石体动水冲刷试验,以颗粒冲刷流失率作为注浆结石体抗冲刷性能的定量评价指标,研究砂砾土注浆结石体在不同动水流速、含水率、注浆量以及养护龄期下的冲刷特性变化规律,并采用灰色理论分析动水流速、含水率、注浆量以及养护龄期与砂砾土注浆结石体颗粒冲刷流失率之间关联度。结果表明,冲刷的动水流速越高,砂砾土注浆结石体的颗粒冲刷流失率越高;砂砾土处于低水流速环境中时,增大注浆量可有效降低砂砾土的颗粒冲刷流失率;当砂砾土处于高水流速环境时,通过提升注浆量并不能有效提高抗冲刷效果;砂砾土注浆结石体在处于最优含水率时抗冲刷能力最强;随着注浆量的提升,结石体抗冲刷能力不断增大,但增速逐渐降低,而留存结石体形态逐渐从不规则锥形体发展为椭球体,留存结石体的尺寸也在不断增大;随着养护龄期的增长,注浆结石体的抗冲刷能力有一定的提升,但增长速度逐渐降低趋于平缓;对砂砾土结石体冲刷流失率影响程度从大到小依次为动水流速、含水率、注浆量和养护龄期。

富水砂卵石地层动水注浆模型试验

在富水砂卵石地层注浆治理中,由于浆液扩散规律不明导致突涌水及坍塌事故频发。注浆模型试验是研究浆液扩散规律的有效手段。以北京地区富水砂卵石地层为研究对象,自主设计了动水注浆模型试验,基于均匀设计法研究了水泥浆在注浆压力、水流速度、水灰比和地层渗透系数共同影响下的浆液空间分布形态及扩散规律。结果表明:浆液在富水砂卵石地层中呈椭球状、球状或柱状形态渗透扩散;多元线性回归分析发现,注浆压力、地层渗透系数、水流速度、水灰比与浆液扩散距离是幂指数函数关系;单因素分析发现,地下水阻碍了浆液逆水流向和垂直水流向的扩散距离。在此基础上,提出了注浆孔布置的建议。

砂砾地层中盾构隧道衬砌后背回填注浆施工技术

为提升隧道中注浆的强度与耐久性,需要调整注浆的配比与工艺。因此,本文针对砂砾地层中盾构隧道衬砌后背回填注浆施工技术展开研究。初步确定注浆的两种主要材料为水泥与水玻璃,按照水灰比差异制备三种试件。在此基础上,分别尝试前进式分段注浆与后退式分段注浆两种注浆工艺,并调整外加剂的浓度与水玻璃用量,确定最终的注浆配比。试验结果显示,后退式分段注浆工艺能够更充分地回填衬砌后背中存在的缝隙和空洞;在注浆水灰比为1.0∶1.0时,选用氧化铝作为外加剂能够减缓注浆的凝胶时间,进而为注浆工作调整争取更多时间;在水泥—水玻璃比例为1.0∶0.7时,砂砾层在掘进过程中受到的扰动最小,不易出现塌陷且具有较为良好的耐久性能。

北京地区砂卵石地层新建地铁隧道小角度下穿施工时既有地铁隧道的变形规律及控制措施

目的:砂卵石地层中新建隧道对附近既有隧道的变形影响较大。为了控制既有隧道变形,需研究既有隧道的变形规律,并提出有效的控制措施。方法:依托北京地区砂卵石地层中某地铁区间隧道小角度、近距离下穿既有地铁区间隧道项目,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了砂卵石地层新建隧道小角度、近距离斜穿既有隧道引起的结构变形规律,验证数值模型的准确性。通过数值模型分析新建隧道与既有隧道的叠交夹角对既有隧道结构沉降的影响。通过数值模型,对深孔注浆、管棚、注浆抬升及水平旋喷桩等变形控制措施的控制效果进行对比。结果及结论:在隧道下穿施工时,隧道下穿施工对正上方既有隧道结构的竖向变形影响较大;距离下穿区越远,结构受影响越小;叠交夹角越小,既有隧道沉降槽底部越宽,竖向位移值也越大;注浆抬升措施的变形控制效果最优,建议类似项目采用注浆抬升措施来加固地层。

砂卵石地层盾构刀盘扭矩计算方法及其影响因素研究

针对南京市地铁建设过程中砂卵石地层中盾构刀盘频繁调停问题,结合南京市宁和城际铁路02标项目部盾构区间,分析了砂卵石地层土压平衡式盾构施工难点,通过区间土体改良情况得出其对刀盘扭矩的影响范围,为盾构施工给出合理性的意见与建议。

砂卵石地层地铁联络通道冻结法施工技术研究

某盾构区间隧道处于砂卵石地层中,埋深大,且地层富含水分,导致区间隧道联络通道施工时容易出现涌水涌砂的风险,宜采用冻结方案施工。通过对施工技术资料的分析,提出了冻结设计方案以及相应方案建议,有效地指导了工程的施工,对同类工程的设计和施工具有借鉴作用。

砂卵石地层盾构始发端头加固技术研究

目前,国内对砂卵石地层盾构始发端头加固研究较少。文章以宁夏中宁县热电联产供热管网穿黄盾构隧道为例,采用工程类比、理论分析和数值模拟等方法,研究砂卵石地层盾构始发端头加固方法及合理加固范围。研究表明:砂卵石地层采用注浆法及端头素混凝土防渗墙的加固方法是合理有效的;在保证加固土体质量的前提下,高水压砂卵石地层纵向加固长度取6 m,径向加固范围取3 m是合理的。

砂卵(砾)石层中注浆模拟试验研究

通过在模拟的砂卵(砾)石层中进行注浆试验,研究分析注浆压力p、注浆时间t、浆液水灰比m、地层渗透系数k、孔隙度n的单因素和多因素对浆液扩散半径R、注浆后结石体抗压强度P的影响规律及它们之间的相互关系。试验结果表明:R随着p、t、k、m的增加而增大,影响R的显著因素是p,其次是k,t和m;P随着p、t、n的增加而增大,随着m的减小而增加,p对注浆后P有较大的影响,n、t次之,而m则占有明显的优势。利用计算机优化回归实验数据,得出了它们之间的关系式。

宾汉体浆液扩散半径的研究及应用

本文在广义达西定律及球形扩散理论模型的基础上,推导出了宾汉体(BinhamFluid)浆液在砂土中进行渗透注浆时有效扩散半径的计算公式,并提出了求解方法,给出了该公式在防洪堤注浆防渗帷幕工程中的应用。运用该公式可以计算出宾汉体浆液扩散半径满足设计要求时所需注浆压力及其沿地层深度的变化,与Maag公式相比,发现达到同样扩散半径所需的注浆压力,Maag公式的计算结果明显偏小。施工检测结果表明实测的扩散半径与本文公式设计值虽然有差异,但基本能满足要求。

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.

渗流作用对砂砾石层灌浆的影响试验研究

通过在试验砂槽中进行灌浆试验,研究了渗流作用对砂砾石层灌浆的影响。首先,在选定水泥浆作为灌浆材料的前提下,验证了砂砾石材料的可灌性,确定了灌浆的有关参数,包括浆液水灰比、灌浆时间、灌浆压力、灌浆深度等;其次,在无渗流作用下,研究了灌浆压力、浆液水灰比与浆液扩散范围之间的关系;最后,在有渗流作用下,通过调整上下游水位差,研究了灌浆压力、渗流强度与浆液扩散范围之间的关系。研究结果表明,渗流作用对灌浆压力与浆液扩散范围所呈的线性关系无明显影响,不同灌浆压力条件下,渗流强度与浆液扩散范围之间呈明显的非线性关系。

水库库区渗漏的三维数值模拟及处理措施影响分析

某拟建的大型水库左岸分布深厚的第四系砂卵砾石层,几乎全部覆盖。本文采用三维有限元法对该库区进行渗流状态模拟分析,了解库区的渗流、渗漏状况,对影响渗漏的因素做敏感性分析。结果表明,形成稳定渗流场后,水库的年渗漏量约为2 000万-3 000万m3,坝下游河谷左岸表面有超过允许水力坡降的区域存在,宜采取反滤处理措施;砂卵砾石层渗透系数、左坝肩帷幕灌浆长度与水库渗漏量分别呈正、反比例关系,封闭式帷幕的渗透系数对水库渗漏影响显著;在库区做尽可能长的帷幕灌浆,对于减少水库渗漏、降低下游溢出水力坡降均有益,其最优长度需结合经济指标、工期等因素综合衡量。

富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律

研究目的:富水砂卵石地层颗粒间空隙大、无黏聚力且灵敏度高,在此类地层进行大直径盾构隧道施工所引起的地层变形规律尚不明确。本文以北京地下直径线为依托,通过对地表沉降和深部土体水平位移的实测和分析,得出富水砂卵石地层盾构隧道施工引起地层变形的基本规律。研究结论:(1)通过对盾构刀盘改造,可使富水砂卵石地层泥水盾构施工引起的地表沉降显著降低,隧道两侧深部土体的水平位移也相应降低,说明合理的盾构刀盘设计对富水砂卵石地层变形控制至关重要;(2)盾构隧道掘进过程中,最大沉降发生在盾构通过阶段,地表沉降的纵向影响范围约为盾构隧道工作面前方1.25倍隧道洞径和工作面后方4.15倍隧道洞径;(3)盾构刀盘改造前后,Peck公式均可以很好地拟合地表沉降槽曲线,但地层损失率和沉降槽宽度系数有一定变化;(4)研究成果可为类似工程提供借鉴及参考。

嵌入砂或砂砾层中的桩底灌浆桩竖向承载性能研究

考虑嵌入砂或砂砾层中的桩底灌浆桩竖向承载力提高的机制 ,提出了一个桩底灌浆桩竖向承载性能的模拟分析方法。该方法包括桩底灌浆分析 ,浆液渗透力在桩端周围土体中引起的应力分析 ,及在竖向荷载作用下桩的性能分析三个步骤。采用本文提出的模拟分析方法进行了影响参数的研究 ,并对现场压桩实例进行了对比分析。

富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术

成都地铁1号线的盾构掘进表明，在砂卵石地层中开挖刀具的磨耗非常严重，平均120～150m需全面更换一次刀具。结合成都地铁1号线盾构3标项目，对浅埋富水砂卵石地层条件下的土压平衡盾构带压换刀技术进行了有益尝试并获得成功，从而形成了相关成套技术。主要包括带压换刀工作气压值的经验计算公式，膨润土泥浆的配合比和制备流程，以及按“到达预定换刀地点前”、“到达时”、“换刀结束后的恢复掘进”三阶段控制的施工工艺。

含部分黏性土的卵石层桩底注浆现场试验与分析

通过对温州某工地361根灌注桩现场桩底注浆试验观测,得出注浆压力P与注浆过程持续时间t的5类曲线形态。注浆试验表明:随着成桩龄期的增加,开塞压力也相应增大,但成桩龄期对终注压力影响不大。含黏性土的卵石层越厚,注浆压力越低;桩位平面上越靠近中心的桩注浆压力越大,边桩的注浆压力较小;注浆顺序在后的桩终注压力往往较大。通过6根不同注浆量试打桩的静载试验还表明,单桩注浆量有一个合理的限值,当注浆量低于合理值下限时,桩的极限承载力或沉降量无法满足设计要求。此研究结果对类似工程具有指导意义。