软弱介质充填裂隙的注浆加固机理研究

发布时间：2018-01-12 03:35

本文关键词：软弱介质充填裂隙的注浆加固机理研究　出处：《山东大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：注浆方法已经有超过200年的历史,在隧道、矿山、地基处理等领域得到广泛应用,由于其加固软弱地质效果显著,其长期应用前景亦十分广阔,将带来巨大的经济效益和社会效益。然而,与注浆工程实践蓬勃发展相反的是,注浆理论的进展颇为缓慢,难以跟上工程实践发展的节奏,导致注浆工程缺乏实际的理论指导,注浆效率较低,造成巨大的浆液浪费,且注浆存在较大的经验性和盲目性,难以建立集注浆理论与实际一体的综合注浆体系,注浆理论尚存在较大的发展空间。为了改变目前开展的模型试验难以兼顾研究注浆扩散与加固作用的现状,作者设计了可充填软弱介质的平面裂隙实验台,通过数十组实验,研究了浆液了软弱介质充填下的平面裂隙扩散形态,描述了扩散规律及注浆加固机理。主要创新点如下：(1)研制了一套泥质介质充填裂隙模拟注浆试验装置,由平板式介质充填版块、注浆版块、信息监测版块和和固定承力版块构成,可以实现浆液扩散过程的定量可视化,可有效模拟裂隙充填泥质介质环境下浆液注入作用机理。(2)通过3组试验,揭示了水泥单液浆在泥质充填裂隙中的充填、挤密及劈裂综合扩散与加固机理,将在介质开挖后表现为浆液有效扩散区域和浆液劈裂区域,并分析了对应区域的形成机制。(3)通过被注介质密度和抗剪强度两个重要指标,揭示了被注介质在注浆前后基本物理力学参数的改变,直接反映了注浆对于软弱介质的加固效果。注浆后被注介质致密性和强度均不同程度升高,且随着距注浆孔长度的增大,加固效果逐渐衰减。(4)本次试验揭示的浆液在泥质介质充填裂隙中的扩散与加固机理,为实际工程注浆参数(浆液扩散距离、注浆压力、注浆速率)的选定提供了一定的启示性作用,具备一定的应用意义。通过数值模拟在工程中的应用,研究了基于有限元模拟了注浆期间浆液在围岩中的流动以及地下水沿隧道内渗流所引起的地表沉降。主要结论如下：(1)注浆过程中,注浆孔区域中间位置浆液以环向流动为主；距壁面2m处水头增加速度最快；距壁面2m-4m处围岩中浆液浓度较高。(2)注浆后地表沉降明显减小。不注浆工况下最大竖向位移分别为6.94mm,注浆后最大竖向位移为2.75mm。注浆后围岩中水头损失明显及地下水的渗流速度均明显减小。(3)地下水沿隧道渗流引起的水头损失所产生的地表沉降槽大致呈高斯分布,中间值大、两端值小。距中线约1倍洞径处斜率最大。通过参与郭屯煤矿山东大学注浆项目组,一期封堵主要研究结果如下：(1)针对巷道顶板极其破碎和软弱情况,在保证巷道安全前提下找到了顶板高承压水的最少钻孔引排量计算依据。(2)在巷道高温潮湿环境下,利用全空间瞬变电磁及地质雷达探测技术准确探测巷道顶板集中富水区及破碎带发育范围,为准确布置注浆钻孔,安全实施注浆提供了依据。(3)探索出巷道围岩渗流场演化规律；通过现场围岩变形实时监测,得出注浆对巷道围岩稳定性的影响规律。(4)研究了在巷道顶板极其破碎和富水性强条件下的安全注浆工艺,即深部引流泄压,浅层注浆加固的工艺。既保证注浆中及注浆后的巷道安全,满足了完全封堵涌水的需要。(5)研究实施了C-CL材料在巷道加固堵水中的应用。针对2#煤仓卸载硐室碹体质量较差,裂缝发育状况,研究使用了C-CL注浆材料,既保证注浆加固的安全,又提高了注浆材料结实率,达到了较好的注浆堵水效果。(6)首次使用中空螺旋注浆锚杆应用在动水注浆堵水工程中。
[Abstract]:The grouting theory has been widely used in the fields such as tunnel , mine and foundation treatment , which has been widely used in the fields of tunnel , mine and foundation treatment . ( 4 ) The results are as follows : ( 1 ) In the process of grouting , the maximum vertical displacement is 6.94mm , the maximum vertical displacement is 2.75mm , the maximum vertical displacement is 6.94mm and the maximum vertical displacement is 2.75mm . ( 5 ) The application of C - CL material in water plugging of roadway is studied . In this paper , the C - CL grouting material is used to study the poor quality and fracture development of 2 # coal bunker unloading chamber arch .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU472

【引证文献】