全風(fēng)化花崗巖富水地層注漿加固機(jī)理及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，隧道建設(shè)過程中的不良地質(zhì)災(zāi)害的控制已成為重要研究課題，特別是隨著建設(shè)中心向西南部山區(qū)的轉(zhuǎn)移，這些地區(qū)地處花崗巖強(qiáng)烈風(fēng)化區(qū)，圍巖條件差，給隧道的安全施工增加了難度?；◢弾r在我國(guó)分布廣泛，主要集中在云貴高原以東，包括秦嶺-大別山在內(nèi)的東南部廣大地區(qū)，尤其是在福建、廣東、桂東南與湘南、贛南等地區(qū)，受氣候炎熱多雨的影響，這些地區(qū)花崗巖呈現(xiàn)“風(fēng)化作用強(qiáng)烈、含砂量高，膠結(jié)性差，遇水極易軟化崩解”等鮮明特征，在隧道

2、開挖過程中極易造成突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。注漿作為控制全風(fēng)化花崗巖地層突水突泥的有效手段，受被注介質(zhì)特殊的物理力學(xué)特性及水理特性的影響，呈現(xiàn)出不同的擴(kuò)散模式及加固機(jī)制，目前對(duì)其的理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于工程實(shí)踐，亟需系統(tǒng)深入的研究。本文針對(duì)工程中危險(xiǎn)性較高的全風(fēng)化花崗巖地層，采用室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)其物理力學(xué)特性及水理特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，重新界定了全風(fēng)化花崗巖地層的特征屬性;探討了全風(fēng)化花崗巖地層的漿液擴(kuò)散加固模式，定量描述了注漿條件（漿液類型、漿液配比

3、、注漿壓力）對(duì)于注漿效果的影響機(jī)制，揭示了全風(fēng)化花崗巖地層注漿加固機(jī)理;基于大型三維注漿模型試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了前進(jìn)式分段注漿不同序次注漿影響下的多物理場(chǎng)演化規(guī)律，揭示了漿脈擴(kuò)展形態(tài)、注漿加固效果的空間分布規(guī)律;最后形成了針對(duì)全風(fēng)化花崗巖的基于綜合地質(zhì)分析的泄水誘導(dǎo)注漿治理方法，并依托廣西均昌隧道突水突泥注漿治理工程開展了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的實(shí)用性和高效性。
　　(1)通過分析大量全風(fēng)化花崗巖地質(zhì)資料，并基于對(duì)全風(fēng)化花崗巖的

4、物理力學(xué)特性及水理特性的系統(tǒng)研究，得到廣西全風(fēng)化花崗巖介質(zhì)的特征屬性，并研究了各物理參數(shù)對(duì)其力學(xué)特性及水理特性的影響規(guī)律。
　　(2)全風(fēng)化花崗巖的黏土礦物含量影響介質(zhì)的滲透性及水穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)漿液在其中的擴(kuò)散加固模式具有直接的影響。隨著全風(fēng)化花崗巖中黏土礦物含量的不斷增大，將全風(fēng)化花崗巖地層注漿擴(kuò)散加固模式劃分為滲透擴(kuò)散注漿模式、強(qiáng)滲透-低劈裂擴(kuò)散注漿模式、強(qiáng)劈裂-低滲透擴(kuò)散注漿模式、劈裂擴(kuò)散注漿模式。
　　(3)基于全風(fēng)

5、化花崗巖注漿模擬試驗(yàn)，研究不同注漿壓力下，單液注漿對(duì)被注介質(zhì)強(qiáng)度特性、抗?jié)B性、水穩(wěn)定性的加固改善效果。并通過全風(fēng)化花崗巖單、雙液注漿對(duì)比試驗(yàn)，研究漿液性質(zhì)、注漿壓力對(duì)其擴(kuò)散模式及注漿加固體強(qiáng)度特征的影響機(jī)制。
　　(4)考慮了漿液壓力的空間衰減特性對(duì)漿脈空間分布形態(tài)的影響，并基于半平面體邊界上集中力所引起地層位移的符拉芒解答，建立了漿脈厚度的控制方程，揭示了注漿擴(kuò)散過程中劈裂通道寬度的時(shí)空分布規(guī)律。
　　(5)探究了全風(fēng)化花

6、崗巖前進(jìn)式分段注漿加固機(jī)制:開展了大型全風(fēng)化花崗巖前進(jìn)式分段注漿模型試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控不同序次注漿影響下多元物理場(chǎng)演化規(guī)律;分析注漿壓力與注漿速率、排水量的響應(yīng)特征;揭示不同序次注漿過程中漿脈厚度變化及擴(kuò)展規(guī)律;定量研究了前進(jìn)式分段注漿加固前后各物理力學(xué)參數(shù)的加固改善效果。
　　(6)全風(fēng)化花崗巖富水地層地下水徑流主通道的發(fā)育狀態(tài)對(duì)漿液擴(kuò)散形態(tài)具有重要影響，通過改變注漿模擬試驗(yàn)排水條件，研究漿脈擴(kuò)展形態(tài)特征及加固效果，研究發(fā)現(xiàn)排水通道

7、的數(shù)量及位置是影響漿脈擴(kuò)展的重要因素，不同的漿脈擴(kuò)展形態(tài)對(duì)應(yīng)的注漿加固體表現(xiàn)出不同的注漿加固效果。
　　(7)提出了基于綜合地質(zhì)信息分析的泄水誘導(dǎo)注漿技術(shù)，針對(duì)全風(fēng)化花崗巖遇水易軟化崩解的地質(zhì)特點(diǎn)，以綜合地質(zhì)探查獲取的水文地質(zhì)信息為先導(dǎo)，以帷幕注漿為主要注漿治理手段，通過泄水孔的泄壓、排水，引導(dǎo)漿液的擴(kuò)散及加固，提高漿脈的擴(kuò)展性及分支性，強(qiáng)化圍巖的整體加固效果，最終形成了全風(fēng)化花崗巖地層突水突泥災(zāi)害的系統(tǒng)性注漿治理方法，并應(yīng)用研究