第四章1静压注浆方案

粘性土地层
注入浆液的体积以及单位土体所需注浆量：
V
a 0

p0

u

mv
4 r2dr
Q pmv
a—浆液的扩散半径； p0—注浆压力； u—空隙水压力；
mv—土的压缩系数；
p—有效注浆压力。
在劈裂存在的情况下可以按下式计算土层的固结度C：
C 1V n0 n1 100%
聚氨酯 丙烯酰胺 木质素 硅酸盐
聚氨酯
特点：
浆液粘度低，浆液遇水反应，安全无污染，耐久性好， 操作简单，经济效益高
添加剂： 增塑剂：降低大分子之间的相互作用，提高材料韧
性。常用有邻苯二甲酸二丁酯。
稀释剂：降低粘度。常用丙酮与二甲苯。 表面活性剂：提高泡沫的稳定性。常用吐温和硅油。 催化剂：加速浆液与水之间的反应，控制发泡时间。
岩层注浆
注浆的作用
1、降低地基的渗透性； 2、提高地基的强度； 3、减少地基的沉降或不均匀沉降； 4、增加地基的化学稳定性。
注浆应用范围
1、水电建设中的防渗与加固注浆 2、矿山防水与加固注浆 3、建筑地基防水与加固注浆 4、路桥工程中的加固与防水注浆 5、地下仓库建设中的注浆 6、垃圾填埋场的防渗注浆 7 、其它如防、灭火
1 n0
V—注入土体浆液的结石体的总体积； n0—土的天然空隙率； n1—注浆后土的空隙率。
第四节 注浆设计计算
一、设计程序 二、设计内容 三、方案选择 四、注浆标准 五、注浆量 六、材料及配方 七、扩散半径 八、孔位布置 九、注浆压力 十、注浆顺序
设计程序
N D15 15 G85
D15—被注浆地层粒径级配曲线中15%的粒径； G85—浆液材料粒径级配曲线中85%的粒径；
地层影响
材料性能
浆液粘度， 分散度， 沉淀析水性， 热学性能， 凝结性， 结石强度， 渗透性， 收缩性， 耐久性， 安全性。
化学浆液
第九章 静压注浆法
第一节 概述 第二节 浆液材料 第三节 注浆理论 第四节 注浆设计计算 第五节 施工工艺
第一节 概述
一、注浆 二、作用 三、应用
注浆
利用液压、气压或者电化学原理，把浆 液均匀注入地层中；浆液以充填、渗透和挤 密等方式，替换土颗粒间或者岩石裂隙间的 水分和空气；浆液固化成固结体与原来的地 层形成一个强度、防水以及化学稳定等性能 有所提高的结石体，这一过程叫做注浆，水 电施工中也称灌浆。
3kh1r0
或：
Βιβλιοθήκη Baidu
r1

3
3kh1r0t
n
其中：k—砂土的渗透系数(cm/s)；
Q—注浆量(cm3)；
kg—浆液在地层中的渗透系数(cm/s) ， β—浆液粘度对水的粘度比；
kg k /
A—渗透面积(cm2)；
r, r1—浆液的扩散半径(cm)；
h, h1—注浆压力，厘米水头(cm)； h0—注浆点以上的地下水压头(cm)；
袖套管法理论
劈裂注浆
砂与砂砾地层按照库仑-莫尔破坏标准计算
在粘性土地层中，劈裂注浆引起土体固结及 被挤出，在只有固结作用条件下，可用下式 计算注入浆液的体积以及单位土体所需注浆 量
砂与砂砾地层
按照库仑-莫尔破坏标准计算：
1'


' 3
sin
'

1'


' 3
c 'cos
'
2
H—地下水压头和注浆压力之和(cm)； r0—注浆管半径(cm)；
t—注浆时间(s)；
n—砂土空隙率。
柱状扩散理论
t

n r12
ln
r1 r0
2kh1
r1
2kh1t
n ln r1
r0
袖套管法理论
假定浆液在砂砾石地层中作紊流运动扩散
r1 2
t n
k h1r0
de
内管 外管 双塞管 橡胶圈 套壳料 套管
注浆量 注浆压力 扩散半径
注浆量
Q Vn m
V—设计注浆体积 n—地层空隙率 m—无效注浆量
材料及配方 扩散半径
孔位布置
单排孔设l为注浆孔矩，T为注浆(帷幕)厚度，则
两排孔
l 2 r2 T2 4
最优排距Rm，最大有效厚度Bm：
Rm r
r2 l2 4
Bm 2 r
地质调查→方案选择→注浆试验→设计计算 →补充修改设计
设计内容
注浆标准：注浆效果与重量 施工范围：注浆深度、长度与宽度 注浆材料：材料与配方 浆液影响半径：有效扩散距离 钻孔布置：孔距、孔排、孔数和排数 注浆效果检测
方案选择
根据注浆目的选择注浆方案
注浆标准
防渗标准 强度与变形标准 施工控制标准：
材料选择
浆液粘度与流动性； 固化时间； 安全与污染； 固结体性能； 材料价格； 注浆工艺。
材料性能与裂 隙性能对注浆 效果的影响
第三节 注浆理论
一、渗透注浆 二、劈裂注浆 三、压密注浆 四、电动化学注浆注浆管为阳极
渗透注浆
球形扩散理论 柱状扩散理论 袖套管法理论
H

h0

Q 4 kt

1 r0

1 r1

已知：
Q 4 r13n ,
3
h1 H h0
代入上式得到：
h1

r12

1 r0 3kt
1 r1

n
由于r1比r0大得多，则
11 1 r0 r1 r0
所以：
h1

r13 n
3ktr0
t r13 n
球形扩散理论
假设条件 被注地层为各向同性的均质砂土； 浆液为牛顿流体； 浆液从注浆管注入地基； 浆液在地层中呈球形扩散。
根据达西定律： 积分后得到：
Q kgiAt 4r2kgt dh / dr
h

Q 4 r2kt
1c r
当r=r0时，h=H；r=r1时，h=h0；，代入上式得到：
2
' 1
' 3
--分别为大小主应力
'
--为有效内摩擦角
c ' --为有效粘聚力。
由于注浆压力作用，使地层的有效应力减小， 当注浆压力pe达到以下值时，会使地层破坏：
pe

h
whw
2
1
K



h
whw 1
2sin '
K


c 'cot
'
γ—地层土的重度；γw—水的重度； h—注浆段深度； hw—地下水位高度； K—主应力比。
注浆工艺
1、浆液配制 2、注浆方法 3、注浆顺序 4、帷幕注浆
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
第二节 浆液材料
一、材料类型 二、材料性能 三、化学浆液 四、材料选择
材料类型
粒状材料： 水泥浆； 粘土浆； 水泥砂浆； 粘土水泥浆； 水泥粘土浆 化学浆液 无机材料：硅酸盐(水玻璃) 有机材料：环氧树脂，甲基丙烯酸酯，
聚氨酯，丙烯酰先胺，木质素
可注比：
常用三乙醇胺与三乙胺。
吐温80(Tween 80)聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯
性 状：淡黄色至琥珀色油状粘稠液体。有脂肪气 味，味微苦略涩，无毒。比重1.06-1.10(25/4℃)，折 射率1.4756，粘度0.4-0.7Pa·s(25℃)。易溶于水，可 溶于乙醇、植物油、乙酸乙酯、甲醇、甲苯，不溶于 矿物油。低温时成胶状，受热后复原。
68-85 45-60 ≤1.5
-
5-7 15000
返回
201＃甲基硅油分子式或结构式：
主要特性及用途： 稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，闪 点高，疏水性能好，并具有很高的抗剪能力，可在50～ 180oC温度内长期使用，广泛用做绝缘、润滑、防震、防 尘油、介电液和热载体，有及用作消泡、脱膜、油漆和 日用化妆品的添加剂等。
丙烯酰胺
浆液粘度很低，凝结时间可控范 围大(几秒到几小时)，固结体渗 透性差、稳定性好，固结体强度 低，操作简单。
木质素
纸浆废液为主，含重铬酸钠，有毒。
硅酸盐
水玻璃(Na2O.nSiO2) 一般加入水泥或其它粒状材料
教材P279T5-10 波美度：Be=145－145/比重 模数：m=氧化硅与氧化钠的克分子比
吐温80(Tween 80)
规格
试剂级
羟值 mgKOH/g
80
皂化值 mgKOH/g
55
酸值 mgKOH/g
0.8
比重范围
1.05-1.10
杂质最高含量（以%计）：
灼烧残渣
0.7
醇溶解试验
合格
水溶液反应 PH
5-7
参考价格（元/ 吨）
24000
医药级
80 52 1.00 -
5-7 18000
精制品
r2

l2 4

三排孔 多排孔
Bm 2 r 2
r2

l2 4

Bm 4 r 1.5
r2

l2 4

奇数排
Bm

n

1 r

n n
1 1
r2

l2 4

偶数排
Bm n r
r2

l2 4

n—排数