城市浅埋隧道上覆围岩注浆抬升规律及控制方法研究

发布时间：2020-05-12 15:54

【摘要】：近些年来,我国经济建设得到快速发展,城市化进程进入了加速发展阶段。人口数量的快速增长,导致城市不断向外扩张。目前,空间已成为制约城市发展的重要因素之一。城市发展与空间稀缺之间的矛盾使得地下空间的开发利用成为必然趋势。地下工程的施工,不可避免的会对城市已有地表及地下设施产生影响。特别是市政隧道工程,由于其规划线路长、埋深浅,对城市已有设施影响极大。若施工不当,极易造成道路塌陷、楼房倒塌等不良后果,从而影响城市正常运营。工程实践表明:通过注浆方法提高地层稳定性,是减弱浅埋地下工程对周边环境影响的重要方法。但受限于现有理论、技术和工艺等问题,在市政隧道等城市浅埋地下工程实施注浆治理时浆液扩散极易引起地表隆起现象,进而造成管线破裂、道路垮塌等工程事故,成为制约城市浅埋地下工程快速安全发展的关键问题。针对城市浅埋地下工程注浆施工造成的地表抬升问题,依托济南玉函路地下隧道工程,本文通过理论推导、室内试验、数值模拟等方法,研究了注浆过程中中浆液扩散对地表抬升的影响规律,建立了地表抬升位移与地表土性质、注浆深度等因素的关系,基于随机介质理论提出了注浆作用下地表抬升位移的理论预测方法,并通过室内试验与实际工程对研究成果进行了印证。具体研究成果如下:(1)基于随机介质理论,分别建立了理想压密注浆抬升模型与劈裂注浆抬升模型,并提出了相应的地表抬升位移预测方法,定量分析了地表抬升位移与注浆深度、注浆扩散半径等注浆参数间的关系。在此基础上,基于线性叠加原理,推导了双孔注浆条件下地表抬升位移预测公式。(2)设计了可视化注浆抬升模型试验系统,分别开展了压密注浆与劈裂注浆条件下的注浆抬升试验,系统研究了注浆过程中地表抬升位移发展规律;基于试验结果提出了注浆抬升系数y,并推导了抬升系数的表达式。(3)基于离散颗粒流方法,利用PFC软件模拟注浆过程,采用伺服机制施加注浆压力,模拟压密注浆过程及劈裂注浆过程,研究了被注介质多元物理场参数和地表抬升位移间的响应机制,对理论分析和室内试验结果进行了验证,进一步揭示了浅埋市政隧道注浆抬升机理。(4)提出注浆抬升控制方法,并应用于济南玉函路隧道上覆围岩注浆加固工程,对注浆深度、注浆速率及注浆压力等参数进行优化,在保障注浆加固效果的同时,实现了对地表抬升位移的有效控制,确保了工程快速安全的实施。
【图文】：

示意图,浆体,剪切破坏,球形

图１．１浆体球形扩张锥形剪切破坏示意图［１］逡逑试验研究逡逑位学者采用模型试验及物理模拟试验的研究方式，注浆过程中抬升机理的试验研究较少。英国剑桥土补偿灌浆抬升机理试验系统并进行了地下开挖，研究了开挖影响区域内注浆抬升长期效果的影在中性区，在该区域，开挖过程中产生的负超孔隙中产生的正超孔隙压力，并产生反固结作用，从而有效提高注浆抬升效果。张晓双［１］利用自行设计的一系列室内注浆试验，研究不同种类土在不同固下，上覆压力对注浆抬升长期效果的影响，分析产９］通过试验，，从正面利用的角度研究了压密注浆的

模型图,注浆,扩散压,随机介质理论

图１．２技术路线图逡逑１．５．３主要创新点逡逑（１）基于随机介质理论，建立单孔注浆理想球体扩散压密注浆抬升模型以逡逑及单一水平劈裂浆脉注浆抬升模型，提出了注浆引起的地表竖向位移的预测公式逡逑及简化算法。逡逑（２）建立了双孔注浆理想球体扩散压密注浆抬升模型以及单一水平劈裂浆逡逑脉注浆抬升模型及预测公式，提出了影响地表抬升形态的极限注浆孔距。逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U456.3

【参考文献】