隧道含泥质断层破碎带注浆加固机理与试验研究

发布时间：2020-03-29 00:58

【摘要】：隧道建设涉及的地域广泛,经过的地质条件复杂多样,包括很多地质条件较差的断层破碎带。很多强度及稳定性较差的断层破碎带,是造成隧道施工中发生塌方事故的主要原因之一,而注浆是解决这些问题的重要技术手段之一。因此开展隧道含泥质断层破碎带注浆加固机理与试验研究,为注浆工程提供一定指导与借鉴。本文主要通过室内试验的研究,依据实际断裂层破碎带多为沉积岩,含砂质、填充物、吸水率大的特点,进行与实际注浆工程更为接近的单裂隙注浆模型试验研究。为了验证单裂隙注浆模型试验结论与实际断层破碎带注浆效果是否一致,进行网络裂隙注浆模型试验。通过控制单因素变量,分别研究了含泥量、裂隙开度、水灰比、水泥颗粒粗细度对注浆扩散能力的影响,得到以下主要结论:(1)普通硅酸盐水泥与超细水泥注浆的试验结果表明用超细水泥代替普通硅酸盐水泥,扩散距离能提高50%到60%。普通硅酸盐水泥与超细水泥注浆的试验结果均证明水灰比介于1~2之间时,水灰比每增加0.5,扩散距离能提高10%~20%。因此当裂隙中含泥较多不易注浆时,注浆材料可采用超细水泥或者增大水灰比,能明显的提高扩散距离。(2)室内模拟含泥裂隙注浆试验中起始注浆压力在一定范围内时,增加起始注浆压力扩散距离有所增加。当起始注浆压力达到500kPa后,继续增加起始注浆压力对提高扩散距离的效果不明显,因此室内含泥裂隙注浆模拟试验最大起始注浆压力可采用500kPa。从而我们可以推断在实际隧道破碎带含泥量较大的情况下,过大的提高起始注浆压力并不能有效的提高扩散能力。(3)扩散距离的理论分析结果要大于单裂隙注浆模型试验的试验结果,其原因主要是理论分析考虑的因素都进行了理想化简化,简化过程中难免忽略很多因素。网络裂隙注浆模型试验的扩散距离也大于单裂隙注浆模型试验试验的结果,主要是因为单裂隙注浆模型试验中注浆通道是唯一的,注浆过程中,通道一旦不畅通,将影响浆液扩散距离。
【图文】：

注：数据来源于《2008 年至 2016 年我国隧道工程施工安全事故统计与分析》以及《关于近期隧道施工事故及救援情况的通报》应指矿山【2017】41 号图 1-1 2008 年到 2018 年隧道施工事故柱状图Fig.1-1 Bar chart of tunnel construction accident from 2008 to 20181.1 选题背景及研究意义1.1.1 选题背景我国是一个多山的国家，，山区、丘陵的面积占 43%，高原面积占 26%，盆地面积占 19%，平原面积占 12%。而我们通常认为的山区包括高山、中山、低山、丘陵以及崎岖不平的高原等，其总面积占全国面积的 66.7%。山区面积不仅多而且分布广泛，严重阻碍了交通运输的发展，制约西部地区的经济形势。为加快西部地区的发展，缩短东西部的贫富差距，大规模的修建铁路、公路势在必行。我国山脉的分布纵横交错，分布面积广，铁路、公路穿山越岭在所难免，隧道工程在穿山过程中被广泛采用，隧道穿山时的地质条件复杂多样，施工过程常遇见断

第二章 含泥质单裂隙注浆扩散机理第二章 含泥质单裂隙注浆扩散机理隧道工程中遇见的断层破碎带裂隙分布复杂，性质多样，造成了研究网络裂隙注浆理论困难很大，因此选取单裂隙注浆进行研究，通过研究单裂隙的注浆扩散机理来推测网络裂隙的注浆扩散机理。本文研究含泥质单裂隙注浆扩散机理选用的理论模型为单一裂隙，裂隙中含有泥质。因隧道注浆工程中，多采用水灰比 1:1 普通硅酸盐浆液，该浆液为非牛顿流体，所以浆液流型选非牛顿流体。浆液在含泥质单裂隙中扩散规律是研究的重要对象，单裂隙注浆理论研究包括研究浆液的流型、浆液的本构关系、粗糙度对注浆扩散的影响、泥质对浆液的扩散的影响、浆液的运动方程、浆液在裂隙中填充饱和度的规律等等。含泥质单裂隙注浆理论模型如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U457.3

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本文编号：2605183