江底隧道垮塌涌水冒顶地质灾害的高压注浆防治

在江底隧道施工中，以砂岩和泥质砂岩为主的破碎、裂隙节理发育地层经钻眼爆破震动后，出现了垮塌、涌水、冒顶等事故，直接危及工程和江堤安全。针对事故突发性、破坏性及危害性，制定了严格周密的防治 方案。应用高压封闭注浆技术，进行地层改良。首先砌筑封闭墙是关键一步，务必完全封闭，并能承受高压，该墙直接影响注浆成败；其次，河床沉陷处注浆既与井下注浆相互补充，又稳固河床及江堤；第三，注浆使浆液充填裂隙通道和垮塌体空隙，在高压下充填饱满、密实；第四，浆液硬化使裂隙被封堵、垮塌体胶结成完整一体，初步达到防垮止水目的；第五，浆液养护后，破碎地层在浆液胶结硬化作用下具有一定强度，达到地层改良目的；最后，地层改良后务必钻眼芯进行检 测，以观注浆效果。经过高压封闭注浆治理，垮塌、涌水、冒顶地层得到完全改观，注浆区域内不再垮塌、涌水，使工程顺利通过该垮塌涌水区，进入下一步施工程序。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长;水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大;黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高;与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆;水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

地震波CT在注浆效果检测评价中的应用

地震波CT(Computerized Tomography)是一种信息量大、分辨率高的地球物理方法,非常适用于工程地质勘查。注浆充填是近几年来应用较多的一种采空区治理方案,由于采空区注浆治理后,其浆液位置和加固效果具有较大的不确定性,因此难以通过传统的取样、密实度等方法进行质量检测。地震波CT以其自身的优势成为了一种注浆质量检测的合适选择,并在实际应用中取得了良好的效果。     

全胶结注浆法在煤矿采空区治理工程中的应用

由于煤矿采空区块段顶板基本保持悬空状态,上部岩体易产生沉陷变形,影响地表建筑物地基基础的稳定。全胶结注浆法,就是将水泥粉煤灰浆液直接注入采空区及其上覆岩体裂隙中,浆液固化后胶结岩体裂隙,同时采空区内的浆液形成的结石体对其上覆岩体形成支撑作用,阻止上覆岩体的进一步冒落,保证上部建筑物地基的稳定。山西省晋城富晋精密工业有限公司二期生产项目A区煤矿采空区治理工程应用该技术取得很好的治理效果,全胶结注浆法具有施工简单,安全性高,施工工艺成熟,施工易于管理,质量检测手段简便易行等优点,在同类型矿山采空区的治理中有较大的应用推广价值。     

白石铁路隧道采空沉陷区治理方案设计

针对白石铁路隧道下岩体煤层采空区空间特征、沉陷发展趋势及隧道结构破坏特征,提出了采用全充填注浆的方法消除隧道围岩采空区塌落变形,再对隧道衬砌结构进行加固处理的设计思路。本论文重点对采空沉陷区几种注浆治理方案进行设计和比较,选定了隧道内钻孔注浆治理采空沉陷区的方案。     

高风压潜孔锤钻进在阳蟒高速公路 采空区治理中的应用

阳城—济源高速公路阳城—蟒河段CK3合同段采空区地基不稳定,用全充填压力注浆法治理。由于限制使用泥浆,以及卵砾石层成孔困难等问题,选择采用高风压潜孔锤钻进成孔,取得了良好的效果。本文从注浆孔的设计、施工设备的选择、钻具组合以及钻进工艺、除尘污染控制等总结了高风压潜孔锤钻进技术在采空区注浆钻孔施工的经验,对同类型工程的采空区治理具有参考意义。     

煤矿采空区场地注浆设计及治理效果检测分析

拟建徐州工业园区南湖小学场地下存在多层采空区,对建筑物的影响较大。根据项目规划、煤层开采情况和场地岩土工程条件,在场地稳定性评价的基础上,提出了场地采空区地基注浆治理设计,确定了采空区治理范围、深度、注浆孔平面布置及工作量、注浆施工工艺顺序、注浆主要材料及浆液比级。注浆施工结束后,采用钻孔取心、波速测试、室内单轴抗压强度试验和钻孔压水试验等方法对场地注浆效果进行了综合检测,所得检测结果均达到预期的注浆效果,场地注浆充填治理的质量达到了采空区治理设计要求,可为类似场地注浆治理工程施工提供参考。     

改进型化学浆液在钱营孜煤矿副井井筒防水堵漏中的应用

钱营孜煤矿副井立井已进行过多次注浆治理,但其涌水量仍高达10 m3/h。针对目前井壁可注性差,如再进行注浆将面临注浆压力高、难度大等问题,提出了采用改进型化学浆液注浆防水堵漏的施工方案。改进型化学浆液为固砂溶胶,该浆液由十余种化学材料配制而成。在系统分析了井筒水文地质工程地质条件后提出了适宜的施工方案。在方案实施中不断进行施工参数动态优化。最终实现注浆后涌水量仅为0.32 m3/h,堵水率高达97%。      

注浆法在公路下伏煤矿采空区治理工程中的应用

根据我国近十年的工程实践,总结了高等级公路下伏煤矿采空区治理的机理和施工技术,以及治理的标准、采空区注浆治理的范围、质量检测等基本内容。分析与评价了煤矿采空区地面注浆技术的特点,提出了公路下伏煤矿采空区注浆治理存在的问题及解决的方法,以期为今后类似工程地质条件下的治理工程提供可借鉴的经验。      

盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析

在假定注浆浆液为牛顿流体,并在盾尾间隙影响厚度范围内均匀柱面扩散的前提下,通过引入等效孔隙率替代土体本身的孔隙率来考虑建筑间隙的影响,对盾尾注浆和管片注浆2种情况下的浆液渗透范围及因注浆而对管片造成的压力进行了理论推导,得到了浆液扩散半径及对管片产生的压力计算式。结果表明,盾构隧道壁后注浆浆液的扩散半径及对管片产生的压力与注浆压力、注浆时间、土体特性及浆液性质等众多因素有关,盾尾注浆对管片产生的注浆压力小于管片注浆对管片产生的压力。在假定其他参数已知的条件下,通过一具体实例,讨论了盾尾注浆时浆液扩散半径及注浆对管片产生的压力与注浆压力及注浆时间的关系。结果显示,虽然增大注浆压力、延长注浆时间均能增大浆液的扩散半径及对管片产生的压力,但增长速度不尽相同。     

模袋袖阀管压密注浆的注浆压力理论计算方法研究

针对常规注浆施工中串浆、跑浆严重，对地层加固效果不理想的现状，模袋袖阀管注浆技术开始在隧道超前注浆施工中得到应用，但目前模袋注浆压力的确定多以经验为主。考虑模袋在注浆过程中始终保持柱形扩张，同时在周围被挤密土体中形成一个由弹性区和塑性区组成的应力影响区。基于弹塑性理论，考虑在周围土体的塑性影响区内采用非关联流动法则，推导得到了表征模袋注浆过程中浆体初始半径R0、浆体现时半径Ru和土体塑性区半径Rp之间关系的表达式，由此可以解出模袋注浆压力P的理论计算公式。参数分析结果表明：模袋注浆压力值受土体弹性模量、内摩擦角、黏聚力和初始应力的影响显著。将所得的模袋注浆压力理论计算公式应用于人民会堂站的模袋袖阀管注浆工程中，由浆体扩张半径Ru随注浆压力P的变化规律可以得出：当浆液对周围土体的挤密效果最佳时,模袋注浆压力 ，浆体最终扩张半径R' = 20 cm。注浆效果检验结果表明：模袋注浆膨胀构造的止浆岩盘成功实现了对浆液扩散的控制，达到了预期的控域注浆效果。     

旋喷注浆及静压注浆在公路路基加固中的运用

安庆铜矿3#矿体公路部分路基处于地表塌陷区,由于地下水的潜蚀作用,导致路基出现大幅度的沉降和开裂。为此,对该路基采用了旋喷注浆和静压注浆加固,使不均匀和开裂得到了有效的控制。     

乌—奎高等级公路下煤层采空 区注浆治理中的问题探讨

简要论述乌鲁木齐—奎屯公路下煤层采空 区注浆治理工程的设计和施工 ,并对其中的一些问题 ,如注浆压力、注浆工艺、外加剂等作深入分析 ,并提出一些建议 ,以供类似工程参考。     

富水断裂带优势劈裂注浆机制及注浆控制方法研究

注浆是处治隧道塌方、突水突泥等地质灾害的有效手段,但对于岩体结构多样、结构面发育的富水断裂带,注浆理论及控制技术尚不成熟。基于富水断裂带内部岩体结构,建立了注浆概念模型,提出了优势劈裂注浆概念。基于广义宾汉流体本构方程,建立单一平板优势劈裂注浆扩散模型,推导了考虑浆液流变特征的优势劈裂注浆扩散控制方程。由方程可知,注浆速率、注浆压力及浆液黏度是影响注浆扩散的3个主控因素。深入分析了优势劈裂注浆过程中3个主控因素对注浆扩散的影响规律,基于此提出优势劈裂注浆控制方法,形成了注浆压力差异控制、控制液动态调节及注浆速率梯度控制3项关键技术,促使浆液在优势结构面内控制性扩散。研究成果成功应用于江西省某隧道断裂带塌方处治工程中,取得良好治理效果,对隧道断裂带地质灾害控制理论研究和工程实践具有一定指导意义。     

深层高压注浆加固古滑坡滑动带试验及效果分析

通过深层高压注浆法加固混碎石黏土古滑坡滑动带的成功工程实例,结合各种检测手段及有限元弹塑性分析,阐述对混碎石黏土古滑坡滑带土实施深层高压注浆加固的机制;测试和分析了滑动带压力注浆前后物理力学参数的变化特征;计算了注浆前后滑坡的剩余下滑力及安全系数。电镜观测表明,水泥浆液对于滑动带岩土体的充填置换率可达到5%～10%;土工试验结果显示,滑动带土体黏聚力由20.20 kPa提高到39.54 kPa,内摩擦角由16°升高到21.30°;声波CT扫描试验表明,滑动带土体的声波波速增长约为31%。有限元弹塑性分析计算表明,滑坡由注浆前的不稳定状态变为注浆后的基本稳定状态,边坡剩余下滑力大幅减小,为支挡结构设计提供了优化依据。试验及计算分析结果表明,高压注浆法用于加固滑动带岩土体是可行的,经注浆加固后的滑动带岩土体的力学性能得到了明显改善,边坡安全性得到了提高。     

饱和土中劈裂灌浆压力研究

在塑性力学和大变形理论的基础上,分析土体在劈裂灌浆初始阶段的力学机理。将劈裂灌浆的初始阶段视为无限土体中的圆孔扩张问题,并将圆孔周围土体中的应力分布分为两个区域。在弹性区中土体服从小变形假设,在塑性区中服从大变形假设。利用水力压裂理论和圆孔扩张理论,假设孔隙水压力大于或等于初始应力与扩张应力增量之和时,土体将出现拉应力,若拉应力超过土的抗拉强度,土体将产生开裂,此时的灌浆压力就为初始劈裂灌浆压力。当土体在灌浆压力作用下,大小主应力正好换位时,则出现劈裂时的灌浆压力就为二次劈裂灌浆压力值,推导出饱和土体劈裂灌浆压力的理论公式。该理论的计算结果与工程实测结果比较接近,初步证实了该理论的可靠性。     

盾构隧道施工土体扰动范围研究

盾构隧道施工,隧道周边土体应力场发生改变,临近隧道土体因应力扰动出现塑性区,塑性区的分布范围与注浆压力、注浆量等注浆参数密切相关。塑性区被认为是施工扰动比较严重的区域,为分析盾构施工扰动范围,基于小孔扩张理论研究了注浆压力、注浆量对土体扰动塑性区的影响,推导了塑性区与注浆压力和注浆量之间的函数关系。在定义扰动评价标准基础上,提出应用有限元计算盾构施工塑性区和扰动范围的一种简捷实用的数值方法。最后采用静力触探现场测试盾构施工扰动范围,并与理论公式及有限元方法进行比较,理论公式、有限元及现场测试三者取得了较为一致的结果,验证了推荐方法的有效性。其研究结果可对盾构施工注浆参数的正确选择提供理论支持。     

基于模型试验的劈裂注浆机制分析

依托钟家山隧道帷幕注浆工程,设计了一套大比例劈裂注浆模型试验装置,模拟断层破碎带劈裂注浆过程,通过布设监测元件记录,分析注浆过程关键参数的变化规律,通过开挖充填介质直观揭露浆脉分布特征。试验发现,注浆过程中土体劈裂压力呈现类似脉冲状变化规律,试验条件下土体启劈压力 0.12 MPa,与现有理论解进行了对比分析。基于浆液扩散形式转换、主次生劈裂通道饱和、新劈裂通道形成和后续次劈裂区域饱和4个阶段,分析了土体劈裂压力变化机制,提出了主、次生劈裂压力值界定方法,并对试验条件下7次主劈裂压力值、53次次生劈裂压力值进行了分析,发现主劈裂压力值呈递增规律。结合P-t曲线从能量角度将劈裂过程划分为土体劈裂能量积聚、劈裂和浆液能量转移3个阶段,通过开挖充填介质揭露浆脉的空间分区域分布规律和主、次生浆脉共存规律并分析其成因,在钟家山隧道帷幕注浆工程进行现场应用试验,进一步验证了试验结论的正确性。试验结论对于注浆理论的认知和注浆工程的应用有一定的指导作用。