土體劈裂壓密注漿擴(kuò)散加固機(jī)理及工程應(yīng)用.pdf

1、隧道、礦山、水利水電、公路鐵路等地下工程經(jīng)常建設(shè)于第四系土層中，或穿越泥質(zhì)充填斷層破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造。因土體具有膠結(jié)程度差、承載能力低、遇水弱化等特性，在工程擾動(dòng)及地下水作用下極易發(fā)生地下工程突水突泥、失穩(wěn)塌方等災(zāi)害，并誘發(fā)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。工程實(shí)踐表明注漿是加固土體的最有效技術(shù)手段之一。裂隙巖體、高孔隙性地層（粗砂地層，礫石層等）在滲透注漿過(guò)程中圍巖自身強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)無(wú)顯著變化，其注漿加固機(jī)理及主控因素較為明確。土體劈裂壓密注漿過(guò)程中，土體

2、自身強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著改變且漿脈空間狀態(tài)分布難以控制，這導(dǎo)致土體注漿加固機(jī)理更為復(fù)雜、注漿加固機(jī)理不明;往往造成注漿加固參數(shù)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù)，注漿針對(duì)性較差，漿液利用率低，注漿效果難以保證等諸多問(wèn)題。本文針對(duì)土體劈裂壓密注漿過(guò)程中漿液與土體的力學(xué)相互作用，分析了漿液的擴(kuò)散過(guò)程及注漿加固機(jī)理，獲得了注漿壓密作用及漿脈骨架作用是影響土體劈裂壓密注漿加固的效果的兩種關(guān)鍵因素;提出了注漿率Gr及其計(jì)算方法，用以表征注漿量、注漿加固區(qū)域、注漿壓

3、密作用及漿脈骨架四種因素綜合作用。通過(guò)理論分析、注漿模擬試驗(yàn)、數(shù)值分析相互印證的方法，研究了注漿率Gr對(duì)于注漿加固效果的影響規(guī)律，分析了漿脈骨架作用對(duì)于注漿加固體強(qiáng)度的作用機(jī)理。針對(duì)土體劈裂壓密注漿加固，以“提高注漿率Gr”為核心，基于“圍巖性質(zhì)與漿液性質(zhì)相匹配”，“注漿壓力與漿液性質(zhì)相匹配”及“注漿壓力及漿液類型動(dòng)態(tài)調(diào)整”的設(shè)計(jì)原則，提出了一種適用于土體劈裂擠密注漿加固的設(shè)計(jì)方法，并在永蓮隧道全斷面帷幕注漿工程中得到了成功應(yīng)用。

4、>　　本文的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)基于土體劈裂壓密注漿過(guò)程中漿-土相互作用，分析了漿液的擴(kuò)散過(guò)程;提出了注漿率Gr及其計(jì)算方法，用以表征注漿量、注漿加固區(qū)域、注漿壓密作用及漿脈骨架四種因素綜合作用。
　　(2)自主研發(fā)了一套土體劈裂壓密注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，獲得了水泥漿液、水泥-水玻璃漿液注漿過(guò)程中注漿壓力變化規(guī)律、圍巖附加壓力變化規(guī)律及漿脈空間分布特征，揭示了劈裂壓密注漿加固機(jī)理及注漿率Gr與注漿加固效果呈正相

5、關(guān)性。
　　(3)設(shè)計(jì)并實(shí)施了土體壓縮性對(duì)于注漿壓力變化規(guī)律及漿液擴(kuò)散特征影響的注漿模擬式試驗(yàn)，獲得了土體壓縮性對(duì)于注漿壓力及漿液擴(kuò)散特征的影響規(guī)律，可為注漿過(guò)程中土體性質(zhì)的判定提供理論依據(jù)，從而依據(jù)土體性質(zhì)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整注漿參數(shù)。
　　(4)提出一種定量化分析注漿壓密作用、漿脈骨架作用的全斷面隧道帷幕注漿加固數(shù)值分析方法，以隧道豎向收斂變形作為注漿加固效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定分析注漿率Gr、漿脈骨架狀態(tài)對(duì)于注漿加固效果的影響權(quán)重