裂隙岩体注浆技术探讨
裂隙岩体注浆技术在长春地铁中的应用
裂隙岩体注浆技术在长春地铁中的应用0 引言地铁隧道施工中,由于地下岩土中大量节理和裂隙的存在易形成裂隙通道,导致在隧道初期支护形成后,地下水通过裂隙通道汇集渗透进入隧道,造成隧道渗漏水,尤其在隧道穿越地下水层丰富的地质区域,部分裂隙与地下水域连通,加大了隧道围岩裂隙渗水的情况。
注浆技术则是治理隧道水患灾害和防渗漏最有效的方法和关键技术。
1906年《治安法官法》最终取消了治安法官的财产资格,仅规定任命的治安法官不得不住在本郡或居住在所担任治安法官的郡七英里内。
1949年《治安法官法》扩大到离该郡15英里范围内居住,1979年《治安法官法》再一次规定直到今天仍是有关治安法官资格仅有的法令。
现在治安法官的任命往往可虑下列情况:本文结合长春地铁2号线解放大路站—平阳街站区间隧道(以下简称“解平隧道”)初期支护完成后隧道的渗水情况,采用先在隧道渗水区域段上游端进行环形注浆,后对该区域自上游端向下有序进行径向较深层围岩裂隙群注浆,最后对顽固渗漏点进行浅层围岩裂隙充填注浆的系统注浆的方法进行现场注浆实践,获得了良好的治理效果,有效根治了地铁隧道初期支护背后围岩裂隙涌水问题。
1 工程概况长春地铁2号线解平隧道总长534.362 m,隧道下穿的围岩结构层主要为第四系中更新统冲洪积黏性土层、粉质黏土层、中粗砂层以及白垩纪全风化、强风化、中风化泥岩层,围岩等级为Ⅲ~Ⅳ级。
隧道覆土8.5~10.6 m,隧道整体上覆围岩依次为人工填土层、粉质黏土层、中/粗砂层,隧道下伏围岩依次为全风化及强风化泥岩层。
受区域地质构造影响,隧道主体所经围岩层局部节理发育密集,主要呈现砂土状及碎裂块状,多个岩层结构面构造均有蚀变现象。
解平隧道主体结构下穿围岩地层中,所含地下水类型主要为第四系孔隙水和基岩风化裂隙水。
在中医看来,花椒可以温中止痛、祛湿散寒。
用花椒水泡脚和用当归、红花泡脚有异曲同工之效,都能活血通络,使整个机体血脉畅通,浑身暖融融的。
裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量数值模拟
裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量数值模拟
裂隙岩体注浆是一种常见的地质工程处理方法,它可以通过注入特定的材料来填充岩体中的裂隙,从而增强岩体的稳定性和承载能力。
然而,注浆过程中的扩散范围和注浆量是影响注浆效果的重要因素,因此需要进行数值模拟来预测和优化注浆效果。
我们需要了解裂隙岩体的特点。
裂隙岩体是由许多裂隙和孔隙组成的,这些裂隙和孔隙之间相互交错,形成了一个复杂的网络结构。
在注浆过程中,注浆材料会通过这些裂隙和孔隙扩散,填充岩体中的空隙,从而增强岩体的稳定性和承载能力。
然而,注浆材料的扩散范围和注浆量是受到多种因素的影响的。
首先,注浆材料的物理性质会影响其扩散范围和注浆量。
例如,注浆材料的粘度、密度和表面张力等参数会影响其在裂隙岩体中的流动和扩散。
其次,裂隙岩体的结构和性质也会影响注浆效果。
例如,裂隙岩体的裂隙密度、裂隙宽度和孔隙度等参数会影响注浆材料在岩体中的扩散和填充效果。
为了预测和优化注浆效果,我们可以使用数值模拟方法。
数值模拟可以通过建立裂隙岩体的数学模型,模拟注浆材料在岩体中的扩散和填充过程,从而预测注浆效果。
在数值模拟中,我们需要考虑注浆材料的物理性质、裂隙岩体的结构和性质等因素,并进行参数优化和敏感性分析,以获得最优的注浆效果。
裂隙岩体注浆是一种常见的地质工程处理方法,注浆过程中的扩散范围和注浆量是影响注浆效果的重要因素。
通过数值模拟方法,我们可以预测和优化注浆效果,为地质工程处理提供科学依据。
裂隙岩体注浆研究现状与分析展望
裂隙岩体注浆研究现状与分析展望岩体注浆是一复杂的系统工程,它的渗流过程和注浆效果是岩体、浆液和注浆工艺三方而共同作用的结果目前,国内外许多学者对这一课题进行了较多研究,内容主要集中在三个方而:岩体注浆理论,注浆模拟试验,注浆计算机数值模拟本文对裂隙岩体注浆的研究现状及发展前景作一简要综述1理论研究现状浆液是在岩体孔隙或裂隙中流动的,不同的岩体结构有不同的裂隙和孔隙,对不同结构的岩体注浆,浆液渗流的方式和途径不同,从而产生不同的注浆效果因此,对岩体结构的研究是整个注浆理论的基础。
目前,岩体结构的主要理论有多孔介质理论、拟连续介质理论、裂隙介质理论、孔隙和裂隙双重介质理论相应的岩体注浆理论可归类为多孔介质注浆理论、拟连续介质注浆理论、裂隙介质注浆理论、孔隙和裂隙双重介质注浆理论(1)多孔介质注浆理论认为岩体是一种多孔结构,孔隙是流体流经岩体的通道,根据其孔隙分布情况,又可分为各向同性多孔介质和各向异性多孔介质主要代表有Magg球形渗透扩散公式;Raffle Greenwood球形渗透扩散公式;柱状渗透扩散公式;这类扩散公式中,扩散半径R、一般为时间t、浆液粘度μ、孔隙率n、渗透系数k、注浆压力p的函数,即R=(t、μ、n、k、p)(2)拟连续介质注浆理论认为岩体虽受裂隙分割,但通过该理论应用等效原理处理后,岩体空间内每一点上岩石和裂隙都保持连续因此,在岩体内每一点上都同时存在岩石介质和孔隙介质,浆液就是通过这些孔隙在岩体内流动的通过等效原理把裂隙中的浆液流动等效平均到整个岩体中,然后运用连续介质理论进行分析(3)裂隙介质注浆理论认为岩体是受裂隙分割的不连续体,浆液在岩体内通过裂隙网络流动主要代表刘嘉材推导的浆液沿裂隙而径向流动的扩散方程;Bake假设注浆孔横穿宽度为哟单一光滑裂隙,得出浆液在裂隙中的渗透规律, Wittke ,Wallner H B佳宾, G Lombard 和Amadei等相继推出的宾汉姆流体在裂隙中的流动规律这些理论都是在单一裂隙的基础上进行研究的,而且均假设裂隙而是光滑的;裂隙开度是恒定的,没有考虑到裂隙而本身构造的复杂性,并不随压力而变化;浆液在裂隙中的流动都是层流所以,这些理论所建立的单一裂隙模型具有一定的局限性。
佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术探讨
佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术探讨水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术是在岩体裂隙中注入灌浆材料,以填充裂隙、加固岩体、提高岩体的抗渗性和抗渗能力的一种技术。
随着近年来水库坝基建设的不断发展,岩体裂隙帷幕灌浆技术在水库坝基岩体工程中得到了广泛应用。
本文将从佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术的原理、施工工艺和应用效果等方面进行探讨。
一、原理佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术是通过在岩体裂隙中注入灌浆材料,填补裂隙空隙,形成一道帷幕,提高岩体的整体稳定性和抗渗性。
灌浆材料通常采用水泥浆、膨润土浆等,通过压力注入到岩体裂隙中,使得充满岩体裂隙中的水分被取代,达到提高岩体抗渗能力的效果。
在注浆过程中,需要结合地质雷达等技术手段,对岩体裂隙进行细致勘察,以确定灌浆的位置、厚度等参数,确保灌浆效果。
二、施工工艺佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆的施工工艺一般包括以下几个步骤:1. 岩体勘察:在施工前需要对岩体裂隙进行勘察,了解裂隙的位置、分布、宽度、长度等参数,以确定灌浆的位置和灌浆材料的选择。
2. 预处理:对裂隙进行清理和处理,去除裂隙内的松散碎石、泥浆等杂质,确保灌浆材料能够充分填满裂隙。
3. 灌浆施工:选择合适的灌浆机械,将预先调制好的灌浆材料通过压力注入到岩体裂隙中,形成一道坚固的帷幕。
4. 后处理:灌浆完成后,需要对岩体进行监测和检测,确保灌浆效果符合设计要求。
三、应用效果1. 提高岩体抗渗性:通过灌浆填充岩体裂隙,有效地堵塞了岩体的渗透缝隙,提高了岩体的整体抗渗性。
3. 延长水库寿命:提高了水库坝基岩体的抗渗能力和稳定性,延长了水库的使用寿命,保障了水库的安全运行。
佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术是一种在水坝基建设中得到广泛应用的技术,通过填充岩体裂隙来增加岩体的抗渗性和稳定性。
在实际施工中,需要结合地质条件、灌浆材料的选择等因素,科学合理地设计施工方案,确保灌浆效果能够达到设计要求。
通过不断的实践和总结,相信这项技术在今后的水库坝基工程中会发挥更大的作用,为我国水利设施的安全运行提供保障。
佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术探讨
佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术探讨佛寺水库是我国新建水利工程的一个重要项目,作为水利工程的重要组成部分,水库的坝体是至关重要的。
坝体的稳定性直接关系到水库的安全性和稳定性,因此对坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术的探讨和研究具有重要意义。
一、佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术的意义1.保障水库的安全性水库的安全是一项重要的工程建设目标,而坝基岩体裂隙会增加水库的渗透性,从而对水库的安全性构成威胁。
采用裂隙帷幕灌浆技术对岩体进行处理可以有效降低水库坝基岩体裂隙的渗透性,减少水库坝体受到的影响,保障水库的安全性。
2.提高水库的稳定性裂隙帷幕灌浆技术能够有效地增加坝基岩体的强度和稳定性,减少岩石的破坏和松动。
通过灌浆技术对裂隙进行填充,能够有效地提高坝体的整体稳定性,从而减少坝体出现滑坡、垮塌等问题的可能性,保证水库的安全性和稳定性。
二、佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术的实施1.前期勘察在进行裂隙帷幕灌浆技术实施前,需要对佛寺水库的坝基岩体进行充分的勘察和分析。
通过对裂隙的深度、宽度、分布情况等进行详细的勘察,制定合理的施工方案和灌浆技术。
2.灌浆材料的选择在进行裂隙帷幕灌浆技术时,需要选择合适的灌浆材料。
一般情况下,可以选择水泥浆、膨润土浆、聚合物浆等作为灌浆材料,通过对裂隙进行填充,提高坝基岩体的稳定性。
3.灌浆工艺灌浆技术的施工工艺对于坝基岩体裂隙的修复和增强具有重要作用。
在施工过程中需要制定合理的施工方案,选择适当的喷混设备和灌浆工艺,确保灌浆材料充分填充到裂隙中,提高岩体的密实性和强度。
三、佛寺水库坝基岩体裂隙帷幕灌浆技术的效果评估1.监测测量在灌浆技术实施后,需要对坝基岩体的裂隙进行监测和测量,以评估灌浆效果。
通过对裂隙渗水量、岩体位移等数据进行监测和测量,客观地评估灌浆技术的实施效果。
2.力学性能测试通过对灌浆后的岩体进行力学性能测试,包括岩体的抗压强度、抗拉强度等测试,评估岩体的稳定性和强度。
通过测试结果的分析,客观地评估裂隙帷幕灌浆技术的实施效果。
裂隙岩体注浆模拟实验研究
交叉角度 304/60。 30。/60。
30。/60。 30。/60。 30‘/60。 30。/60。
流量(cm3/s) g=2 0.0×10。 q=l 7.8×100 q=19 6×102口=17 O×102 g=30 4×i舻 g=28.O×i02 q=Z8 8×102 g=28,0×102 g=4l 6×】02 f=37,2×102 g=41.4X102口=38 7×102
论文通过采用收集前人资料、室内试验、理论分析以及现场工程应用等研究方法,对裂隙岩体注浆效果的影响因素作了归纳和总结,对裂隙岩体复 合防渗堵水浆液的浆材成分、浆材配比、浆液性能、浆液固结机理、浆液防渗堵水机理及浆液渗透机理做了研究,并在此基础上探讨了该浆液在裂隙岩 体防渗堵水工程中的运用。
高速公路裂隙岩体地基改性浆液注浆加固技术
高速公路裂隙岩体地基改性浆液注浆加固技术左连滨【摘要】为满足高速公路富水裂隙等复杂岩溶发育地层治理的工程需求,对研制的改性高聚物-水泥(MPC,Modified Polymers-Cementitious)注浆浆液进行了研究;建立基于广义H-B流体的预定义黏度时间分布函数,进行地下水作用下裂隙注浆扩散特征数值分析.结果表明:MPC浆液黏度随时间呈阶梯型增长;与传统注浆材料相比,高聚物间注浆初期具备持续高流态、临界可泵期时黏度突增并迅速凝胶硬化的性能优越性;动水冲刷下MPC浆液留存率明显高于水泥单液浆,且断面累计动水流量显著减少.【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》【年(卷),期】2018(035)009【总页数】9页(P97-104,108)【关键词】高速公路;富水裂隙岩体;注浆材料;帷幕注浆【作者】左连滨【作者单位】北京中交华联科技发展有限公司,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】U416.10 引言在岩土地下工程中,常遭遇富水裂隙或破碎岩溶等不良地质条件,极易诱发塌方、涌水等安全事故。
注浆是上述灾害治理工程中应用较为广泛的加固措施。
目前常见的水泥单液浆(Blank)、水泥-水玻璃(C-S)等传统注浆材料普遍存在流动性和初凝时间不可控、可泵期不易调节等性能缺陷[1],导致浆材流失或注浆管堵塞、冒浆等一系列工程问题。
目前国内在动水注浆材料研制方面已有较多研究成果:李召峰[2]、袁敬强等[3]研制了新型注浆材料,并对其凝胶性能和抗分散性质开展了不同程度的研究;李利平等[4]研制了一种高分子化学注浆材料,并对硬化结石体强度等方面的性能进行了系统分析。
但上述研究均未尝试对注浆材料可泵期进行定量控制。
刘人太等[5]对比分析了浆液在静水与动水条件下的留存率变化;刘健等[6]通过模型试验和数值模拟研究了水泥浆液在静水和动水条件下平面裂隙中的扩散规律;湛铠瑜等[7]推导了动水条件下的裂隙注浆扩散方程;杨志全等[8]探讨了幂律型浆液渗透注浆扩散机制。
水库坝基裂隙岩体注浆加固机理及其应用研究
水库坝基裂隙岩体注浆加固机理及其应用研究于春红【摘要】Since reservoir dam foundation fracture rock mass treatment construction process is lack of in-depth study on fracture grouting reinforcement mechanism.The problem of blind grouting pressure selection caused by quantitative analysis absence should be solved.The relationship expression between diffusion radius and grouting pressure should be established. Theoretical foundation and technical measures are provided for the design and construction of fracture grouting reinforcement projects.In the paper,fracture rock mass grouting reinforcement mechanism,model test and engineering practice in the reservoir dam foundation are studied and analyzed,which reveal fractured zone and grouting holed exsit two position relationships of intersect and non-intersect.The fracture crack process in the grouting process is obtained.The relationship between grouting pressure and diffusion radius is established under different water cement ratio conditions.Rational grouting pressure interval in fracture rock mass grouting construction is analyzed.Diffusion radius is calculated for guiding grouting reinforcement project construction according to reservoir dam foundation bed rock physical index in the project.%由于在水库坝基裂隙岩体处治施工过程中缺乏对裂隙注浆加固机理的深入研究,亟须解决裂隙岩体注浆压力缺少定量分析而选取盲目的问题。
裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量数值模拟
裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量数值模拟裂隙岩体注浆技术是一种在岩体中注入水泥浆或其他材料来填充并加固裂隙的方法。
这种技术广泛应用于岩石工程中,如地下挖掘和隧道工程,以提高岩体的稳定性和安全性。
注浆过程中,注浆剂的扩散范围和注浆量是关键的参数,对注浆效果有着决定性的影响。
本文将通过数值模拟来探究裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量的影响因素。
首先,需要对裂隙岩体的物理特征和注浆过程进行简要介绍。
裂隙岩体是指由众多岩石碎片构成的岩体,其中包含大量的裂隙和孔隙。
在地质作用或人类工程活动中,这些裂隙可能会扩大,导致岩体的破坏和不稳定。
为了提高岩体的稳定性和安全性,我们需要通过注浆来填充和加固这些裂隙。
在注浆过程中,注浆剂会在裂隙中扩散,填充空隙并与岩体形成牢固的连接,从而增强岩体的强度和稳定性。
接下来,我们将探究裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量的影响因素。
首先是注浆剂的物理特性。
注浆剂的黏度、密度和流动性会影响其在裂隙中的扩散速度和范围。
一般来说,黏度较高的注浆剂会在裂隙中停留时间较长,而密度较高的注浆剂则会在裂隙中扩散范围较小。
因此,在选择注浆剂时,需要根据具体的裂隙特征和注浆目的,综合考虑这些因素。
其次是裂隙岩体的物理特征。
岩体中裂隙的分布、宽度、深度和密度等因素都会影响注浆剂在裂隙中的扩散范围和注浆量。
一般来说,裂隙宽度较大、深度较深的裂隙可以注入更大量的注浆剂,而裂隙密度较高的区域则需要更多的注浆剂才能填充和加固。
最后是注浆施工过程。
注浆剂的注入速度、压力和注入口的位置都会影响注浆剂在裂隙中的扩散范围和注浆量。
通常情况下,注浆剂的注入速度和压力要逐渐增大,以确保注浆剂充分填充裂隙。
同时,注浆口的位置需要选择在裂隙较大、深度较深的区域,才能达到最佳注浆效果。
综上所述,裂隙岩体注浆扩散范围及注浆量受到注浆剂的物理特性、岩体的物理特征和注浆施工的过程等多种因素的影响。
通过数值模拟可以探究和优化这些因素,从而实现最佳的注浆效果。
裂隙岩体化学注浆加固后力学性质及表征单元体的试验研究
e l e me nt a r y v o l u me f o r c h e mi c a l l y g r o u t e d f r a c t u r e d r o c k ma s s e s
Hu We i ,S u i Wa n g h u a ,W a n g Da n g l i a n g,M a Lu x i n g
( 中பைடு நூலகம்矿业 大学深部岩土力学与地下工程 国家重点 实验室 , 资源与地球科 学学院, 江苏徐 州 2 2 1 0 0 8 )
摘 要: 通过 室内单轴压缩及剪切试验 , 分 析 了裂隙岩体注 浆加 固后不 同试块 的强度变 形特征 , 并对注 浆加 固前 后裂 隙岩体 的 表征 单元体( R E V) 进行 了数值模拟研 究。单轴压缩 时, 试样 中注浆裂 隙倾 角不 同, 岩体失稳破坏 呈柱 状劈裂破 坏、 滑移一 劈裂破 坏及 滑移破 坏 ; 随着注浆裂 隙倾角 从O 。 增 大到 9 0 。 , 裂 隙岩体试样的单轴压缩强度呈先减 小后增大的变化趋势 ; 相 比于未注浆 裂隙试样 , 注浆有效提升 了试样 的单轴抗压能力 , 且 当裂 隙倾 角 0  ̄  ̄a <4 5 。 时, 改善效果最 为明显。通过剪切试验 可 以发现 , 岩 体试样的剪切强度随裂 隙与剪切面夹角 . 8 的减 小而减小 , 且裂 隙密度越大 , 试样 强度越小 。相对于注浆前, 试样剪切 强度 能够得 到一定提高 , 但夹角 较大时, 提升效果不 明显。注浆加 固前后, 该工程岩体 R E V尺寸分别约为 5 m和 4 m, 注浆后裂 隙岩体 的 RE V 相对变小, 且R E V 的等效抗压 强度及 弹性模量 与未注 浆裂 隙岩体相 比均 有一定程度 的提 高。研究结果表 明, 注 浆作用 改 善 了裂 隙岩体 的完整性 , 无论对 室内试样还是实 际工程岩体 , 都在 一定 程度提高 了岩体 的物理力 学性质 。 关键 词 : 注 浆; 裂隙岩体 ; 单轴压缩试验 ; 剪切试 验; 表征单元体
裂隙介质注浆研究现状与分析
引言注浆技术已经被广泛地应用于地基工程、桩基工程、边坡工程、隧道工程和煤矿开采,且注浆具有掩蔽性和地层具有复杂性,使得越来越多的学者对注浆技术进行了研究。
目前,已经有少数学者对裂隙介质注浆的研究现状进行了归纳和总结,例如杨米加等、罗平平等和王一新等分别对研究现状进行了总结和分析,但是他们在文章中很少涉及注浆扩散模型的研究现状且无最近几年的最新研究成果介绍。
本文结合最近几年来在裂隙介质注浆方而的研究成果分别从注浆扩散模型、模型试验和数值模拟三大方而介绍了国内外研究现状,并通过分析研究现状存在的不足之处提出了裂隙介质注浆的研究方向。
1 注浆扩散模型研究现状1.1牛顿流体注浆模型1 ) Baker针对牛顿流体在裂隙内的辐射流动,采用平直、光滑、等开度的平行板裂隙模型,假定注浆压力和流量恒定不变,导出了层流关系式。
2 )刘嘉材研究了二维光滑裂隙中牛顿流体的流动规律,根据牛顿摩阻力定律,推导出了扩散半径与注浆时间的表达式。
可用来计算浆液的扩散半径和灌浆时间,也可根据扩散半径求所需的注浆压力。
3)张良辉考虑粗糙度和地下水粘性阻力的影响推导了牛顿流体灌浆时间与扩散半径关系的公式。
4)郑玉辉考虑地下水的影响推导得出了考虑流体粘度变化的公式及倾斜裂隙注浆浆液扩散公式。
1.2宾汉流体注浆模型1 ) G Lombard根据力的平衡,导出了在开度为b(原文为2t)的裂隙中浆液的最大扩散半径。
2)Wittke根据注浆压力变化梯度与浆液屈服强度的变化梯度之代数和为零,建立了平衡方程,推导出了宾汉流体在等厚光滑裂隙中的扩散距离。
3 )H·B加宾考虑了浆液重力密度及裂隙倾斜角度的影响,推导出了宾汉流体扩散在裂隙中的距离。
4 ) OHO.卢什尼科娃得出了对多条开度不一致的裂隙同时灌浆时的扩散半径与各参数间的关系。
5)杨晓东等}推导出了当宾汉流体在裂隙中作低雷诺数的平而径向层流运动时,忽略浆体的流动惯性和重力作用的流动基本方程。
裂隙岩体注浆技术探讨
裂隙岩体注浆技术探讨本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March浅析裂隙岩体注浆技术师长贺中交一公局第二工程有限公司(环山北路项目)【摘要】在岩土工程实践中经常会遇到一些经过多次地质构造运动使应力场变得复杂,并且破坏了完整性和连续性的岩体。
岩体产生了许多裂隙、节理和断层。
在许多实际工程中,往往由于节理裂隙形成了连续的破断面,一旦被黏土矿物充填或挤压破碎之后,就可能形成力学性能最差的软弱夹层和破碎带,同时在这类岩层中有时候还富含压力水或承压水。
因此,这类岩土工程的稳定性受到威胁,在这种情况下,就必须对岩体进行加固与封堵水。
对大范围受压力水威胁的岩体或破碎岩体,通常的锚固往往起不到很好的效果,而注浆则是一种切实可行的、长期稳定的岩体加固与封堵水的措施。
【关键字】隧道富水全风化岩体注浆支护止水1前言隧道施工中由于围岩不稳定性对施工存在着安全风险,因此在隧道施工中结合工程自身特点确定方案与措施,由于复杂的地层条件和施工工程的隐蔽性,现本文具体就温州市环山北路龙湾段道路工程项目大罗山隧道围岩不稳定地段进行分析。
浅析裂隙岩体注浆技术。
2工程简介大罗山隧道为全国首条采用新奥法施工的双层卵形结构隧道,隧道左洞全长1360米、右洞1430米,其上层设置为三车道机动车道,下层为非机动车道和人行道,衬砌内轮廓采用四心圆卵形曲边墙结构。
该隧道洞口段地质条件十分复杂,开挖状态易坍塌,隧道围岩为全-中风化含角砾晶屑熔结凝灰岩,节理裂隙发育,围岩无自稳能力。
同时该段岩层中有时候还富含压力水或承压水。
因此通过注浆达到切实可行的、长期稳定的岩体加固与封堵水的效果。
3岩体注浆基本理论由于复杂的地层条件和施工工程的隐蔽性,注浆介质和注浆工艺难以模拟,本工程主要研究渗透型注浆及劈裂式注浆。
渗透注浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙,排挤出孔隙中的自由水和气体,而基本上不改变原来的岩体或土体的结构和体积,所用注浆压力较小。
裂隙岩体注浆模拟试验研究
中图法分类号 : 6 P4
注 浆工程 多是 隐蔽 性 工 程 , 是 一项 极 为 复 杂 的 也 系统丁 程 , 液在 岩体 中的渗 透 过 程 和最 后 的注 浆 效 浆
9 0 m × 0 m x6 0 m ; 器 中 两 个 带 孔 隔 离 板 0 m 8 划 分 为 3个 相 互 隔 绝 的 区 『 , 工 白 J
探测 浆液 的扩 散半 径 。 注浆 结束 7 d后 取 出模 型 , 测
比 / 为影 响 因素 , 7 / , 以浆 液 扩散 半径 R、 注浆 后试 件 的抗 压 强度 P和渗 透 系数 为 评 价 注浆 效 果 的重 要 指 标 , 各影 响 因素 的水 平 主要 根据 现场 资料 和 工程经 验 来确 定 。 验 各 因素取 值 如表 1 示 。 试 所
随 着 d P m 的增 加 而增 大 , 响 最显 著 的 因素 是 P 其 次是 d m; 、、 影 , 、 P与 d P 正 相 关 性 , m呈 负相 关性 , 、呈 与 d对 P有较 大 的 影响 , P次之 , m则 占有 明 显 的优 势 ; 透 系数 K随 着 d m的 增 大而 增 大 , 着 P的 增 大 而减 小 , K 渗 、 随 对 影 响 最 大 的 是 d 其 次 是 P m。 用计 算机 优 化 回 归试 验 数 据 , 出 了它们 之 间 的 关 系 式 。 , 、 利 得 关 键 词: 注浆 ;扩散 半径 ; 压 强 度 ; 透 系数 ;裂 隙 岩 体 抗 渗 文献标志码 : A
在 3 区间 内分 布着若 干 压力传感 器 。 个
认为 , 浆液 的扩散 半径 和结石 体 的抗 压强 度 、 渗透 系数 主要取 决 于地 层 结构 参 数 、 液 性 质 和注 浆 参 数 。本 浆
裂隙中隧道注浆加固理论研究及工程应用
裂隙中隧道注浆加固理论研究及工程应用摘要:本文主要探讨了在裂隙岩体中,隧道注浆加固的理论研究及其在工程实践中的应用。
注浆加固技术作为一种有效的隧道加固方法,对于提高隧道的安全性和稳定性具有重要意义。
文章对裂隙岩体的地质特征及其对隧道稳定性的影响进行了深入分析。
裂隙岩体复杂的裂隙网络给隧道施工和后期稳定性带来巨大挑战,对其进行注浆加固具有迫切性和重要性。
文章详细介绍了注浆加固技术的原理及分类。
注浆加固技术主要包括渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆等几种形式。
渗透注浆通过浆液在裂隙中的渗透和凝结固化来实现加固目的;压密注浆则是通过注入高浓度浆液来加密工程实体,提高其承载力;劈裂注浆则利用高压浆液扩大岩体裂隙,增加浆液与工程实体的接触面积,实现加固效果。
文章还重点探讨了注浆加固技术在隧道工程中的应用。
在实际应用中,注浆压力与岩体裂隙长度之间存在非线性递减的关系,在注浆过程中需要充分考虑岩体裂隙长度,控制注浆压力,避免对裂隙岩体造成破坏。
注浆材料的选择、注浆参数的优化以及注浆效果的评价方法也是注浆加固技术应用中的关键问题。
文章通过案例分析,展示了注浆加固技术在实际工程中的应用效果。
通过对比不同注浆方案的加固效果,验证了理论研究成果的实用性和有效性。
文章也对注浆加固技术的未来发展趋势进行了展望,探讨了新的注浆材料、新技术以及智能化施工方法在提高隧道工程安全性和稳定性方面的潜在价值。
本文通过对裂隙岩体中隧道注浆加固理论的研究及工程应用的探讨,为类似地质条件下的隧道工程提供了科学指导和技术支持,为隧道工程领域的发展贡献了力量。
Abstract:This article mainly explores the theoretical research of tunnel grouting reinforcement in fractured rock masses and its application in engineering practice. Grouting reinforcement technology, as an effective tunnel reinforcement method, is of great significance for improving the safety and stability of tunnels. The article provides an in-depth analysis of the geological characteristics of fractured rock masses and their impact on tunnel stability. The complex network of fissures in fractured rock mass poses a huge challenge to tunnel construction and stability in the later stage, and it is urgent and important to carry out grouting reinforcement for it. The article provides a detailed introduction to the principle and classification of grouting reinforcement technology. The grouting reinforcement technology mainly includes several forms such as infiltrationgrouting, compaction grouting, and splitting grouting. Infiltration grouting achieves reinforcement through the infiltration and solidification of grout in cracks; Compression grouting is the process of injecting high concentration grout to densify the engineering entity and improve its bearing capacity; Splitting grouting useshigh-pressure grout to expand rock fractures, increase the contact area between the grout and the engineering entity, and achieve reinforcement effect. The article also focuses on the application of grouting reinforcement technology in tunnel engineering. In practical applications, there is a non-linear decreasing relationship between grouting pressure and the length of rock fractures. During the grouting process, it is necessary to fully consider the length of rock fractures, control grouting pressure, and avoid damage to the fractured rock mass. The selection of grouting materials, optimization of grouting parameters, and evaluation methods for grouting effectiveness are also key issues in the application of grouting reinforcement technology. The article demonstratesthe application effect of grouting reinforcement technology in practical engineering through case analysis. The practicality and effectiveness of the theoretical research results were verified by comparing the reinforcement effects of different grouting schemes. The article also looks forward to the future development trend of grouting reinforcement technology, and explores the potential value of new grouting materials, technologies, and intelligent construction methods in improving the safety and stability of tunnel engineering. This article provides scientific guidance and technical support for tunnel engineering under similar geological conditions by studying the theory of grouting reinforcement in fractured rock masses and exploring its engineering applications, contributing to the development of tunnel engineering.一、概述注浆加固技术作为一种有效的岩土工程措施,在裂隙岩体的隧道施工中发挥着不可替代的作用。
裂隙岩体帷幕灌浆压力经验与理论确定方法的探讨
裂隙岩体帷幕灌浆压力经验与理论确定方法的探讨摘要:裂隙岩体灌浆压力的确定至今没有统一的方法,本文介绍了灌浆压力的影响与选用原则,查阅与总结了国内外灌浆压力的经验选取法,然后在考虑大坝基岩的渗透稳定与库水经济价值的基础上,结合设计帷幕的厚度与孔距,深度,排数等参数的关系确定浆液扩散半径,然后根据裂隙岩体的地质条件,浆液的基本性能与地下水压力等因素来确定帷幕灌浆压力。
关键词:灌浆压力,裂隙岩体,防渗标准Study on experience and theory method of determining pressure curtain grouting of rock fractureAbstract: Grouting pressure on the crevasse rock has been not determined by a changeless method. Effects of grouting pressure and the selection principle are introduced in the paper, based on seepage stability of bam bedrock and economic value of water, grout diffusion radius is determined combined with the thickness and hole design curtain distance and depth, and then the curtain grouting pressure is determined according to the geological conditions of fractured rock, grout properties and groundwater pressure.Keywords: grouting pressure, fractured rock mass, seepage standard0前言灌浆压力是灌浆工程的动力来源,是灌浆工艺的一个重要参数,也是影响灌浆效果的一项重要因素,灌浆压力的一部分用来克服浆液本身的粘聚力和内摩擦力;另一部分则要克服浆液在灌浆管路、灌浆元件、灌浆孔等中流动摩阻力。
注浆模拟实验
注浆模拟试验的研究现状注浆是一个复杂的系统工程,它的渗流过程和注浆效果是受注体、浆液和注浆工艺三方面共同作用的结果。
目前,注浆渗流理论的研究不能完全反映受注地层的物理特征,大多数研究都是建立在单一裂隙和牛顿流体稳定渗流的基础上的,难以真实地反映裂隙岩体注浆过程。
因此,模拟注浆实验是研究岩体注浆的必不可少的重要手段。
在木文中,将对注浆模拟试验的研究现状及发展前景作简要综述。
一、裂隙岩体模拟注浆试验1.美国陆军工程兵团(1956)进行了单裂隙中浆液流动过程的模拟试验。
人工裂缝是用混凝上砖构成。
在一部分试验中裂隙表面是光滑的,另一些试验中裂隙的表面是粗糙的。
试验时,沿裂隙长度方向上不同部位,对浆液压力、流速、和其他影响因数进行了检测。
2.奥地利进行了单裂隙中浆液流动过程的模拟实验。
实验中采用了三种不同的模型,第一种模型是将浇筑好的2m ×1m ×1m 的砼块用特殊的方法将其劈裂,然后用劈裂后的裂缝进行注浆模型实验,建立了注浆流量、注浆压力及渗透距离之间的关系;第二种模型是利用两块直径为1.4m 、厚为0.3m 的硅块构成模拟裂隙,并在模型的中间钻孔进行注浆,使浆液在裂缝中呈轴对称流动,并测得不同间距卜裂隙流量、注浆压力及浆液粘度之间的关系:第三种模型是用两块2×0.3m 厚的钢板拼成裂隙,并在给定的粗糙度下进行注浆,建立了粗糙度对注浆流量及浆液扩散距离的影响。
3.Houlsby(1985)进行了单裂隙中浆液流动过程的模拟试验。
人工裂缝是用一对混凝上板构成,该板的尺寸为0.9m ×0.9m ×50mm,模拟的裂隙宽度分别为1.5mm 、3.0mm 。
浆液由上面的混凝上板中心注入,对浆液压力、流量、和其他注浆参数进行了检测。
4.中国水利水电科学院研制开发了平板型注浆实验台,建立了非牛顿流体在水平光滑裂隙面内的扩散方程,得出了扩散半径和注浆压力、浆液粘度及注浆时间之间的关系: 00.210δ21.2γμγ)(90052+-=T P P R O G式中:R 为扩散半径(cm) ; P G 为注浆孔压灰(kg/cm2) ; P 0为裂隙内地下水压力(kg/cm2) ; T 为注浆时间(min) ; δ为裂隙张开度(cm) ; γ0为注浆孔半径(cm);μ为浆液牯度(厘泊)。
裂隙岩体水泥灌浆效果评价及数值模拟研究
产状:正态分布、指数分布 迹长 :负指数分布、对数正态分布 大小 (圆盘直径):负指数分布、对数正态分布 间距(密度)研究 :负指数分布、对数正态分布 开度的研究 :负指数分布、对数正态分布
三维节理裂隙网络模拟
岩体裂隙蒙特卡洛模拟
方法原理: 如何产生[0,1]之间均匀分布的随机数 基本假定 平面结构面 圆盘形结构面 空间随机均匀分布 结构面大小、位置、产状、开度相互独立 步骤 确定模拟规模 构面的位置、直径 确定结构面的个数 确定结构面的开度 确定结构面的产状 组合模型。 确定结
裂隙岩体水泥灌浆效果评价及 数值模拟研究
汇报人: 汇报人:符 平
二 O 一 一 年 十一月
汇报内容
• 基本概述 • 基本理论与方法 • 程序实现与算例 • 进一步工作
基本概述
课题的提出
灌浆的目的: 灌浆的目的: 被灌体的强度、 被灌体的强度、抗渗能力 影响岩体灌浆效果的因素 浆液性质: 浆液性质: 颗分、粘度、流变参数、 颗分、粘度、流变参数、凝结时间以及强度指标和抗渗性能等 被灌介质特征 裂隙开度大小、走向、延伸范围、连通情况、 裂隙开度大小、走向、延伸范围、连通情况、裂隙中的充填物及裂 隙面的粗糙度等
基本概述
施工工艺
•
关键是灌浆压力和注入率( 关键是灌浆压力和注入率(量)关系的确定。 关系的确定。 杨晓东提出双限控制灌浆技术,认为当 杨晓东提出双限控制灌浆技术 认为当 , 可取得较好的效果。 隆巴迪则认为 P ⋅V = 灌浆强度值,可取得较好的效果。
基本概述
目前,灌浆效果的评价方法: 目前,灌浆效果的评价方法:综合判断 分析灌浆段的灌浆历时曲线、不同序次的水泥单耗、 分析灌浆段的灌浆历时曲线、不同序次的水泥单耗、最终序次的最 后单耗等定性地评价灌浆过程是否正常; 定性地评价灌浆过程是否正常 后单耗等定性地评价灌浆过程是否正常; 通过灌前灌后的压水试验、声波测试、钻孔变模等进行对比, 通过灌前灌后的压水试验、声波测试、钻孔变模等进行对比,从测 试值的变化对比评价灌浆效果; 对比评价灌浆效果 试值的变化对比评价灌浆效果;——受检查孔的影响 受检查孔的影响 采用选取特征点(或关注点)进行点的原位力学性能测试, 采用选取特征点(或关注点)进行点的原位力学性能测试,如原位 抗剪强度测试。由于受到测点选取的影响和原位点测试本身的局限, 抗剪强度测试。由于受到测点选取的影响和原位点测试本身的局限, 误差比较大,甚至会出现灌后的数值低于灌前值的极端情况。 其误差比较大,甚至会出现灌后的数值低于灌前值的极端情况。
注浆技术
注浆技术注浆技术是一种应用于地质勘探和工程建设领域的重要技术方法。
它通过人工注入特定材料,改变岩石或土壤的物理性质,以达到加固、防水、固结等目的。
本文将从注浆技术的原理、应用领域、施工工艺和发展前景等方面进行探讨。
一、注浆技术的原理注浆技术的原理是利用注浆剂在地下空间中的固-液两相流动性质,通过高压输送系统将注浆剂注入岩体或土壤中,使其形成一定的强度和密实度。
注浆剂通常由水泥、固化剂、填充剂等组成,根据不同的工程需要选择不同的配方和比例。
注浆技术的关键步骤包括注浆剂的选择、注浆剂与固-液两相流动的控制、注浆剂的混合和注浆剂的充填等。
通过合理控制这些步骤,可以实现对地下空间的加固、防水和固结等目标。
二、注浆技术的应用领域1. 地质勘探:注浆技术在地质勘探中起到了至关重要的作用。
它可以通过注浆剂的注入,改变地下岩体和土壤的物理性质,提高钻进速度,增加岩心的采集率,从而为地质勘探提供可靠的数据支持。
2. 工程建设:注浆技术在工程建设中被广泛应用。
例如,在基坑工程中,可以利用注浆技术对地下水进行封堵,防止地下水对施工的干扰;在地铁隧道的施工中,可以使用注浆技术对地下岩石进行加固,增加隧道的稳定性。
3. 矿山开采:注浆技术在矿山开采中也有着重要的应用。
通过注浆技术可以封堵矿井中的裂隙和空洞,防止水浸和岩体坍塌,保证矿山的安全生产。
三、注浆技术的施工工艺注浆技术的施工工艺一般包括准备工作、注浆设备的搭建、注浆剂的调配和注入、注浆效果的检测等步骤。
在准备工作中,需要对施工现场进行勘测,了解地质情况和施工环境,确定注浆剂的配方和施工方案。
在注浆设备的搭建中,需要根据施工需要选择和设置注浆设备,保证施工的高效进行。
注浆剂的调配和注入是施工的关键过程,需要根据具体情况控制注浆剂的比例和注入速度,确保注浆剂充分填充岩体或土壤空隙,达到预期的效果。
注浆效果的检测是施工的最后一步,通过测量岩体或土壤的物理性质变化,评估注浆工艺的效果,并对施工进行优化和改进。
裂隙岩体注浆作用下变形与加固机理及应用
裂隙岩体注浆作用下变形与加固机理及应用裂隙对岩体结构稳定性及力学性质的影响十分重要,裂隙岩体在注浆作用下的变形规律和加固性能对工程安全起到关键性的作用。
在我国,裂隙岩体是诱发地下工程失稳和涌水的最关键因素之一,注浆作用下的裂隙岩体变形与加固机理成为亟待解决的重要科学问题。
本文通过理论分析、数值模拟、室内试验与现场试验相结合的方法,获得裂隙岩体注浆过程中压力分布与岩体变形规律,提出了不同破坏模式与填充度下结构面抗剪强度计算方法,最终建立注浆加固后裂隙岩体强度计算模型,将研究成果应用到青岛地铁裂隙岩体注浆加固工程中,进行验证与完善,主要成果如下:(1)针对注浆作用下裂隙岩体变形规律,建立了流-固耦合浆液压力分布方程。
根据卸载与重新加载两阶段理论,通过连续方程、质量守恒方程等关系推导裂隙岩体浆液扩散压力分布方程,并获得了裂隙岩体位移变形规律。
对于单一裂隙,扩散距离随隙宽增大而逐渐增大,隙宽越小对注浆压力的敏感性越高。
对于平行裂隙,较小裂隙最大变形位置发生变化,数值增大5倍。
(2)基于微凸体及填充度理论,建立了单一裂隙岩体结构面抗剪强度计算公式。
针对单一裂隙结构面加固强度问题,根据迎剪面与背剪面上粘接力,建立了不同正应力下裂隙结构面发生滑动、剪切和拉断三种破坏形式的抗剪强度计算公式;考虑填充度对结构面影响,依据填充度与抗剪强度关系,提出了填充作用下抗剪强度的计算公式,并发现在填充度达到0.2时,抗剪强度达到最大。
(3)采用离散裂隙网络法(DFN),通过裂隙频率建立了关于裂隙岩体的整体强度计算模型。
基于Hoek-Brown和Mohr-Coulomb强度失效准则,借助离散元颗粒流程序(PFC),建立裂隙岩体注浆加固强度数值模型。
结果表明,加固后的裂隙逐渐发育过程与未加固相似,但破坏机制明显不同,强度明显增加;同时,加固强度随裂隙频率增大而逐渐降低,粘聚力c与内摩擦角φ也随之减小。
(4)依托青岛地铁4号线人民会堂站加固工程,研究注浆作用下裂隙岩体变形与加固机理在实际工程中的适用性,对比分析浆液扩散范围、岩体变形和裂隙岩体强度三方面实测结果与理论和模拟结果。
裂隙岩体注浆扩散理论探讨
18 8-
如 的裂隙, 排挤出孔隙中存在的自由水和气体, 而基本上不改变 后所 能取 得的效果 又难 以准 确预计 ( 注浆 帷幕是否 已形成 , 这样 , 方案论 证阶段 , 以将 注浆法与别 在 难 原状 土 的结 构和体 积 ( 砂性 土注浆 的结 构原 理 ) 用 注浆压 要求 的封 闭条 件 ) , 所 力相对 较小 。代表 性的 注浆理 论有球 形 扩散理 论 、 柱形 扩散 的方 法作 对 比。由于这 一原 因 , 注浆 法的应 用受 到 了一定程
2O . 0 6
锅炉热态清洗 ; 锅炉热态清洗结束后, 通过提高燃料量升温升 压 , 时根 据 3 1 同 6 阀开度 ( % 2 %之 间 ) 5 ~0 来增 加给 水量 , 使
-
[ 广 东红 海 湾发 电厂 一 期 6 0 2 ] 0 MW 运 行机 组规 程 【 】 R.
20 . 0 7
观 察 炉膛 出 口烟 气 温度 、 水冷 壁 金 属 温 度 、 水 温度 、 给 主蒸 汽温度 和压力的变化趋势来增加给煤 量, 使分离器温升率 为 2 /i。当分离器温度 达到 10 ℃ mn 9 ℃时停 止升温 升压 , 进行 参考 文献 [ 朱全利 . 炉设备及 系统 【]北京 : 1 】 锅 M. 中国电力 出版社 ,
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压力
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减小, 而去 减小 R l 值, 将 同时导 致 W、 F 减小, 从而损害了浆液的黏接强度和浆液内吸渗能力, 结 果反而对注浆不利。因此, 优异的化学浆材应具有 适当的表面张力和小的浆 - 固界面张力 [ 1 ] 。
( 9) 能 量耗散 定理。在软 土的 劈裂 灌 浆中,
浆液在摩擦过程中要有能量消耗, 只有部分能量参 与土体劈裂过程, 而能量消耗与振幅和频率有关。
使浆液输入能量 $E = p0 $V (其中 p 0 为平均灌注压 力, $V 为在特定时间内所灌注的液体的体积 ) 等
于地层所储存的能量 $E s ( 岩石和液体中的弹性应 变能 ) 和不可能恢复的能量 $e ( 主要是对岩体的 水力劈裂中以克服液体摩擦牵引和抗剪阻力中所作
的功 )。这就 可以 认为, 一个 可以 增长 的微 小能
n) ) ) 被注载体的孔隙率;
k) ) ) 被注载体的渗透系数;
h1 ) ) ) 注浆压力; r0 ) ) ) 注浆管半径。 球形渗透理论假定: ¹ 被注砂土为均质的各
向同性体; º 浆液为牛顿流体; » 浆液从注浆管
底端注入地基土内, 浆液在地层中呈现球形扩散。
( 2) 浆液柱形扩 散渗透理论。当浆液在注浆
( 3) 时间依赖性定理。在注浆过 程中, 大多 数浆液的黏度和屈服强度都会随时间的增加而浆液 的黏度变大, 从而使浆液的流动性变坏。
( 4) 偏流效应定理。田开铭在 1982年提出偏 流效应定理, 认为裂隙交叉对水流的影响效应使裂 隙水交叉流具有 3个水力特性: 偏向、裂隙的两方 向上水流阻力效应不等、偏流。因此, 不能将裂隙 岩体看成为单个裂隙的集合, 而应该看成是单个交 叉裂隙的集合。偏流效应有可能使注浆设计中对浆 液渗流状态的预测和控制与实际不符。
P0 =
Ch ( 1 + 2
K
)
-
Ch ( 1 - K ) 2sin Uc
-
Cw hw
+
C ccot Uc
式中 P 0) ) ) 注浆压力, MP a; C) ) ) 砂或砂砾石的密度, kg /m3; Cw ) ) ) 水的密度, kg /m3; hw ) ) ) 地下水位高度, m; h ) ) ) 灌浆段深度, m; K ) ) ) 为主应力比。
R = Dp /dc > 1 式中, R 为净空比, 为考虑颗粒堵塞作用的附加影 响, 在施工控制时要求: R = D p /dc \ 3。
( 2) 流变效应定理。浆液按其 流变性分为牛 顿流体和非牛顿流体 (主要是 B ingham 体 ) , 牛顿 浆液的流动性只取决于其黏度, 而非牛顿浆液同时 取决于其黏度和屈服强度。真溶液化学浆液则只受 流变效应控制。
第 33卷第 4期
煤炭科学技术
2005年 4月
裂隙岩体注浆技术探讨
冯志强, 康红普, 杨景贺
(煤炭科学研究总院, 北京 100013)
摘 要: 论述了岩体注浆技术的基本理论、岩体注浆技术参数的确定、岩体裂隙的调查和表征以及
注浆效果的检测手段等, 最后提出了注浆技术的发展方向。 关键词: 裂隙岩体; 注浆; 化学加固
( 2) 在黏土层中, 水力劈裂将 引起土体固结
挤出现象, 在只有固结作用的条件时, 可用下式计 算注入浆液的体积 V 和单位土体所需的浆液量 Q。
a
Q V = 0 (P0 - u )m v 4Pr2 dr
Q = Pmv 式中 a) ) ) 浆液的扩散半径, m;
u ) ) ) 孔隙水压力, MP a; m v ) ) ) 土的压缩系数; P ) ) ) 有效注浆压力, M Pa。
量, 将使浆源作用半径逐渐增大。因此, 注浆速率
64
和注浆压力在注浆过程中同样重要。
2 岩体裂隙的调查与表征
在注浆过程中, 浆液是沿着裂隙进入到被注介 质的, 因此对裂隙的调查与分析是至关重要的。由 于渗流实验研究方面取得了重大进展, 过去因为无 损探测和显示技术方面的困难, 在实验研究方面渗 流力学落后于其它力学分支。当前无损细观研究可
312 劈裂注浆理论
劈裂注浆是指在压力作用下, 浆液克服地层的
初始应力和抗拉强度, 引起岩石和土体的破坏和扰
动, 使其沿垂直于最小主应力面上发生劈裂, 使地
层中原有的裂隙或孔隙、浆液的可灌性和扩散性增
大, 而所用的注浆压力相对较高。
( 1) 砂和砂砾石 地层, 可按照 有效应力的库
仑 - 莫尔破坏准则计算。即
的条件。这里只介绍用数值法描述的情况, 通过钻
孔压水试验可以分析出 3 种情况: ¹ 当流量与水
头呈线性关系时, 水在裂隙中呈层流状态, 岩土体 中未发生水力劈裂; º 当流量与水头呈平方根函
数时, 渗流呈紊流状态裂隙中发生阻塞或裂隙中充
填料被压密; » 流量增长高于水头增长时, 表明
渗流断面已被扩大, 这时岩土体被劈裂。 ( 7) 液流极限定 理。具有抗剪 强度的非牛顿
中图分类号: TD353
文献标识码: B
文章编号: 0253- 2336 ( 2005) 04- 0063- 04
D iscussion on grouting technology for crack rock m ass
FENG Zh-i qiang, KAN H ong-pu, YANG Jing-he
以用 X 射线层析成像仪 ( X - CT ) 和核磁共振成 像仪 ( MR I或 NMR l) 。 X - CT 的工作原理是 X 射 线透过被测物体时, 其 密度差异引起 X 射线有不 同程度的衰减。由此可观察被测物体的内部结构、 多 孔介 质的 孔隙 和裂 缝分 布及 其分形 参数 。 M R I的 功能优于 X - CT。其工作 原理是先获得被测物体 的核磁共振信息, 根据其弛豫时间的差异, 再由计 算机以 Fourier变换重建法等方法成像, 既可检测 多孔介质的结构持性 ( 孔隙和裂缝分布、孔隙度、 分形参数等 ) , 也可检测某些物理特性和流动参数 ( 表面湿润性、饱和度分布、流体特性变化等 ) 以 及流体与岩石间相互作用等。另外, 由煤炭科学研 究总院北京开采研究所开发的 KSY - 3000型矿用 窥视仪, 将其探头放入钻孔可拍摄到被测岩体的裂 隙分布等参数, 这对 裂隙的调查提 供了有利的条 件。同时有研究表明, 分形维数与结构面分布密集 程度之间有下列关系: 岩体结构面的分形维数 D c 越小, 结构面分布越稀疏; D c 越大结构面分布越 密集, 而且优势面组数越多 [ 2] 。
1 岩体注浆技术的基本理论
由于复杂的地层条件和施工工程的隐蔽性, 注 浆介质和注浆工艺难以模拟。因此, 理论研究难以 展开, 有研究人员认为注浆设计是一种具有艺术性 的技术科学。根据现有科研成果可概括总结以下几 个定理:
( 1) 尺寸效应定理。对于渗透浆液, 浆材颗粒
尺寸 dc必须小于被注介质缝隙或孔隙尺寸 D p, 也 就是说必须满足浆材对孔隙的尺寸效应, 即
( 1) 球形扩散理论, 是 M aag 于 1938 年首次
以牛顿流体为基础发表的球形扩散理论, 后来卡罗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
尔 ( K aro l) 及拉芙莱 ( Raffle) 在各自的研究基础 上建立了类似的计算公式。
M aag的渗透理论公式: t = 3rk31hB1nr0, r1 =
3
3kh1 r0 t Bn
压力作用下, 浆液在孔下部呈柱形扩散。
t=
n Br2
ln( r1 2kh1
/r0
) ,
r1 =
2kh1 t nBln( r1 /r0 )
( 3) 袖套管法理论。该理论假定浆液在砂粒中
做紊流运动, 则扩散半径 r1为
r1 = 2
t n
kvh1 r0 de
式中 de ) ) ) 被注载体的有效粒径; v) ) ) 浆液的运动黏滞系数。
3 岩体注浆技术参数的确定依据
311 渗透型注浆理论
渗透注浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔
隙和岩石的裂隙, 排挤出孔隙中的自由水和气体,
而基本上不改变原来的岩体或土体的结构和体积, 所用注浆压力较小。这类注浆一般只适用于中砂以
上的砂性土和有裂隙的岩石。代表性的渗透理论有
球形扩散理论、柱型扩散理论和袖套管法理论。
Rs - Rsl Rl
式中 Rs) ) ) 岩土表面张力;
Rl) ) ) 浆液的表面张力;
Rsl) ) ) 浆 - 固界面张力。
如果 H< 90b, 浆液是岩土的润湿相,
有吸湿
作用; 如果 H\ 90b, 则无吸湿作用, 浆液必须借 助压力才能注入。但是, 由于黏附功 W = Rl ( 1+ cos H) 和亲和力 F = R cos H, 若为了获得接触角 H
气化制氢 [ J] . 煤炭转化, 2001 ( 1) . [ 24 ] 钱丽君. 陕 西北 部侏罗 纪含 煤地 层及 聚煤特 征 [ M ] . 西
安: 西北大学出版社, 1987. [ 25 ] 陕西省煤田地质勘探公司 185 队. 陕北早中 侏罗世含 煤岩
系沉积环境 [ M ] . 西安: 陕西科学出版社, 1989. [ 26 ] 张 泓. 鄂尔多斯聚煤盆地形成与演化 [ M ] . 西 安: 陕西
浆液若渗透区域中产生的剪切阻力 与灌浆压力平
衡, 浆液就停止流动。因此, 要想扩大浆液的扩散
半径必须提高注浆压力。
( 8) 吸渗反应定 理。化学浆液 对低渗透介质
的渗透, 主要不是由于压渗作用而是浆液对岩土的
润湿能力和亲和能力, 也就是吸湿作用。浆液对岩
土的润湿性以其接触角 H来表示。即
cos H=
R c1
+ 2
Rc3 sin
Uc =
R c1
2
R c3
-