靜動力作用下漿液擴散理論與試驗研究.pdf

1、本文采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，針對目前注漿領(lǐng)域存在的不足，對滲透、壓密以及振動注漿漿液的擴散范圍與理論進行了比較深入的研究。歸納起來，具體的研究和所獲得的一些重要成果如下： 1.在廣義達西定律和球形、柱形擴散理論模型的基礎(chǔ)上，推導了賓漢體、冪律體漿液在飽和砂土中進行滲透注漿時的擴散公式，并提出了公式的求解方法。運用該公式可以計算出擴散半徑滿足設(shè)計要求時所需的注漿壓力及其沿地層深度的變化情況。 2.對兩

2、類粘土固化漿液從無側(cè)限抗壓強度和塑性強度兩個方面進行了研究，分析了各主要因素對強度的影響程度。 3.設(shè)計了靜壓注漿模擬試驗裝置，該裝置具有如下優(yōu)點：注漿壓力穩(wěn)定可調(diào)；可以有效地觀察漿液在砂土中的擴散過程；可以模擬靜水壓力和動水壓力兩種情況。進行了滲透注漿模擬試驗，觀察到了漿液在砂土中的擴散情況，對比了注漿前后飽和砂土滲水情況。 4.設(shè)計了振動注漿模擬試驗裝置，通過振動注漿模擬試驗，發(fā)現(xiàn)了漿液擴散的一些規(guī)律，探討了振動注漿

3、機理。 5.推導了軸對稱Biot靜力固結(jié)方程，采用虛位移原理和加權(quán)余量法分別對平衡方程和連續(xù)性方程進行空間離散，在此基礎(chǔ)上對彈性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿進行了數(shù)值模擬。 6.將彈塑性模型引進平衡方程，同時考慮大位移大應變情形，采用Jaumann應力速率張量和應變速率張量進行計算，并將其應用于彈塑性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿數(shù)值模擬。 7.以湘江飽和河砂為研究對象，分析了飽和砂土孔隙水壓力波動變化規(guī)律；對于偏壓固結(jié)以及圍壓較

4、大的等壓固結(jié)，即使在較大的振動力作用下或較長的振動時間內(nèi)，孔壓也無法達到圍壓，針對這種情況本文發(fā)展了一種新的擬合公式；從能量的角度出發(fā)，研究了滯回圈面積累計之和與孔壓發(fā)展變化之間的關(guān)系；從路徑長度的角度出發(fā)，研究了軸向應變路徑長度與孔壓之間的擬合關(guān)系；研究了動應力幅值改變與孔壓變化的關(guān)系。 8.研究了應力應變滯回圈形狀發(fā)展變化規(guī)律；研究了軸向動應變的變化與孔隙水壓力發(fā)展之間的關(guān)系。 9.以軸向應變作為破壞標準，研究了殘余

5、孔壓與破壞振次之間的擬合關(guān)系。 10.研究了振動力作用對初始劈裂注漿壓力的影響。 11.推導了軸對稱Biot動力固結(jié)方程，并將其應用于埋置點源荷載作用下彈性飽和多孔介質(zhì)動力反應分析。 12.采用飽和砂土動力彈塑性模型，同時考慮大位移大應變情形，在現(xiàn)有商業(yè)軟件的基礎(chǔ)上通過對其進行二次開發(fā)，對彈塑性飽和多孔介質(zhì)振動注漿進行了數(shù)值模擬。 本文的主要創(chuàng)新之處：(1)在廣義達西定律和球形、柱形擴散理論模型的基礎(chǔ)上，

6、首次推導出賓漢體和冪律體漿液滲透注漿擴散公式。 (2)比較研究了兩種不同粘土組成的粘土固化漿液結(jié)石體強度，分析了差異產(chǎn)生的原因。 (3)設(shè)計了靜壓注漿和振動注漿模擬試驗裝置，研究了漿液的擴散規(guī)律。 (4)將彈塑性模型引進平衡方程，同時考慮大位移大應變情形，采用Jaumann應力速率張量和應變速率張量進行計算，并將其應用于彈塑性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿數(shù)值模擬。 (5)以湘江飽和河砂為研究對象，在大量動三軸試驗