水泥基—玻璃纤维浆液在岩溶隧道注浆堵水加固工程中的应用研究
本文选题:注浆技术 + 堵水加固 ; 参考:《山东科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:岩溶复杂地质条件下的隧道工程建设遇到的突水、突泥灾害已经成为影响工程施工的主要灾害之一。大规模、频繁发生的突水灾害不仅危及工程施工安全,而且严重影响工程进度,给工程造成巨大的损失。注浆加固技术无疑是解决岩溶隧道突水灾害最为有效的技术方法之一,注浆加固技术通过浆液材料的封堵和加固作用实现堵水加固的效果并达到隧道围岩条件的改善,得到了很广泛的应用。注浆技术是涉及到多种学科的综合性技术,其中注浆材料在注浆加固技术中起着关键的作用,水泥基-玻璃纤维浆液材料作为水泥基复合材料的一种,由于其所具有的鲜明的材料特性而受到关注。文章利用理论分析、试验研究、数值模拟和工程现场应用相结合的综合研究方法,并依托利万高速齐岳山隧道工程注浆堵水加固工程,研究分析水泥基浆液的扩散机理,试验研究水泥基-玻璃纤维材料的力学性能,通过数值模拟对浆液材料加固效果进行分析,并结合在齐岳山隧道工程中的应用,制定合理的技术方案,得到以下结论:(1)基于裂隙水渗流的理论公式,研究了浆液材料在裂隙中的渗流规律,并建立了浆液的渗流模型,推导了浆液材料所需注浆量公式;建立了以水泥基复合材料在动水条件下的扩散模型,推导了水泥基复合材料在动水条件下的扩散距离公式。(2)试验分析了水泥基-玻璃纤维材料的力学性能,分别从抗压强度试验、抗拉强度试验、抗折试验和抗渗性,分析了水泥浆液在不同类型、不同掺量的玻璃纤维随龄期的性能变化,得到试验条件下最佳的掺量比,并得到Cem-FIL60型玻璃纤维掺入量0. 5%对于提高上述力学性能都有着明显的效果。(3)建立了数值模型,通过FLAC3D软件分析了隧道开挖后,对围岩破碎位置进行注浆加固,研究了在四种不同的工况下,即形成注浆圈分别在Om、3m、5m和7m条件下的应力场和位移场的变化情况。(4)结合齐岳山隧道注浆堵水加固工程,将关键孔注浆方案应用于工程施工中,针对不同位置、不同类型的突水灾害制定了不同的技术方案;针对水泥基-玻璃纤维浆液可注性问题,提出了一种新型浆液的制备系统;通过采用检查孔法、涌水量监测和围岩变形监测分析浆液注浆的效果。
[Abstract]:Water inrush and mud inrush have become one of the main disasters affecting the construction of tunnel engineering in karst complex geological conditions. The massive and frequent water inrush disasters not only endanger the safety of engineering construction, but also seriously affect the progress of the project and cause huge losses to the project. Grouting reinforcement technology is undoubtedly one of the most effective methods to solve the water inrush disaster in karst tunnel. Grouting reinforcement technology can achieve the effect of water plugging and strengthening through the sealing and strengthening effect of grouting material, and achieve the improvement of surrounding rock condition of tunnel. It has been widely used. Grouting technology is a comprehensive technology involving a variety of disciplines, in which grouting materials play a key role in grouting reinforcement technology. It has attracted much attention because of its distinctive material properties. Based on the comprehensive research methods of theoretical analysis, experimental study, numerical simulation and engineering field application, and relying on the grouting water plugging and strengthening project of Liwan high speed Qiyueshan tunnel project, this paper studies and analyzes the diffusion mechanism of cement based slurry. The mechanical properties of cement-fiberglass material are studied experimentally, and the reinforcement effect of slurry material is analyzed by numerical simulation, and a reasonable technical scheme is worked out in combination with the application in Qiyueshan tunnel project. The following conclusions are obtained: (1) based on the theoretical formula of seepage flow in fractured water, the seepage law of slurry material in fracture is studied, the seepage model of slurry is established, and the formula of grouting quantity required for slurry material is deduced. The diffusion model of cement matrix composites under hydrodynamic condition was established. The diffusion distance formula of cement matrix composites under dynamic water condition was derived. The mechanical properties of cement based glass fiber materials were analyzed by experiments. According to the compressive strength test, tensile strength test, flexural test and impermeability, the properties of glass fiber with different types and amounts of cement slurry were analyzed, and the optimum blending ratio was obtained under the test conditions. The content of Cem-FIL60 glass fiber was 0. 0. 5% has obvious effect to improve the mechanical properties above.) the numerical model is established. After the tunnel excavation is analyzed by FLAC3D software, grouting reinforcement is carried out on the broken position of surrounding rock, and four different working conditions are studied. That is to say, the stress field and displacement field of grouting ring formed under the condition of Oman 3 m 5 m and 7 m respectively. (4) combined with Qiyueshan tunnel grouting and water plugging and strengthening project, the key hole grouting scheme was applied in the construction of the project, aiming at different positions, Different technical schemes have been developed for different types of water inrush disasters. A new type of slurry preparation system has been proposed to solve the problem of injectability of cement-based glass fiber slurry. Water inflow monitoring and surrounding rock deformation monitoring analysis of grouting effect.
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U455.49
【参考文献】
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,本文编号:1906216
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