莲花台水电站工程坝基帷幕灌浆设计

莲花台水电站坝址河床中部断层F31顺河展布,透水中等,坝基两侧岩溶较发育.坝基下相对隔水层埋藏较深、分布无规律.本文介绍了大坝基础帷幕灌浆与岩溶处理设计、质量控制及灌浆后的效果评价,说明了帷幕灌浆措施可大大减小岩溶渗漏几率,节省施工成本,是针对弱岩溶地层防渗处理的有效工程措施.     

帷幕灌浆技术在桃坪水库大坝除险加固中的应用

在大坝除险加固中,帷幕灌浆技术是一项常用到的施工技术,其自20世纪以来,一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段。结合桃坪水库大坝除险加固中涉及到的帷幕灌浆技术,重点从坝基防渗帷幕灌浆设计和坝体充填灌浆设计两方面进行了阐述。     

帷幕灌浆在坝基防渗处理中的应用——以新疆乌什水水库为例

新疆乌什水水库为注入式水库。于1984年始修,总库容3850×104m3,灌溉下游农田。因坝基严重渗漏,2002年被新疆水利专家评为险库,对坝基需进行防渗帷幕灌浆处理。为此,设计和施工中确定了坝基防渗处理原则,从而探索出一套最佳的灌浆工艺。现场运用多种手段对灌浆质量进行全面检查,对施工全过程实施质量控制和跟踪监理,使施工的838个灌浆孔(总进尺25804.18m)的优良率达84.8%,7个固结灌浆单元和21个帷幕灌浆单元工程合格率达100%。固结灌浆和帷幕灌浆部分工程及坝基防渗帷幕单位工程均被评为优良工程。     

青阳水库坝基帷幕灌浆防渗工程施工方法

介绍了青阳水库坝基基岩帷幕灌浆防渗工程的施工工艺以及在钻孔和灌浆施工过程中,针对特殊情况所采取的技术措施。     

论帷幕注浆施工中的压力管理

在帷幕注浆施工中,注浆压力是一个重点控制的内容,通过注浆压力的分析、研究,可以判别浆液在岩石裂隙中充填、扩散、挤密过程,从而调节浆液浓度变化、控制注浆量,在很大程度上能控制帷幕注浆治水效果及经济成本。结合赵家湾铜矿帷幕灌浆治水工程,分析了帷幕注浆施工中浆液在岩石裂隙中充填、扩散、挤密过程注浆压力的变化规律,为注浆施工的压力控制提供依据。     

莲花台水电站岩溶发育特征及工程意义

根据地质调查和勘探资料,阐明莲花台水电站坝址区岩溶发育形态、规模及空间展布特征,归纳岩溶发育规律。结果表明:坝址区岩溶发育主要受岩性和地质构造控制,岩溶现象分布范围广,岩溶发育较为密集,具有垂向分带性及空间分布不均匀性的特征;岩溶发育对工程的影响主要表现在岩溶渗漏和岩溶塌陷稳定问题两个方面,岩溶渗漏可能造成电站无法达到设计正常蓄水水位,岩溶空间的存在可能引起坝基抗滑稳定问题。因此,建议设置防渗帷幕,并对坝基开挖揭露的溶洞进行换填加固及固结灌浆等工程处理措施,通过处理,可有效避免岩溶发育对工程的影响。      

高活性粉煤灰注浆材料的防渗特性及 在帷幕灌浆工程中的应用

高活性粉煤灰注浆材料与普通水泥注浆相比较,具有颗粒细、渗透性好、结石率高,强度可靠,耐久性好,成本低等优点,适用于岩土工程的防渗加固处理。实践证明,高活性粉煤灰注浆材料用于水库在坝的帷幕灌浆有较好的防渗抗渗效果,能显著提高坝基的防渗质量,是一种较为理想的防渗注浆材料。     

帷幕灌浆技术在桥墩施工中的应用

对于在砂卵石含量高、粒径较大的地层进行桥墩施工,多利用围堰法,围堰能否正常施工,则其外围的截防渗措施及施工工艺对防渗效果至关重要。桂林漓江南洲大桥通过设计方案比选,采用双液注浆帷幕灌浆技术进行截防水施工,取得了良好的效果,可为同类工程施工提供借鉴依据。     

两江电站水库坝基帷幕灌浆施工工艺

两江电站水库坝基地质条件复杂,有多处断裂破碎带发育。在坝基处理过程中,采用流变性能好的水泥浆,通过合理的灌浆工艺,进行了钻孔帷幕灌浆施工,提高了坝基的承载力与防渗性能,取得了良好的施工效果。     

江雄水库坝基和坝肩渗漏分析与渗控方案评价

江雄水库施工中认为坝区存在较严重的渗漏问题, 由此, 在设计中对河床段坝基采用了上墙 (防渗墙) 下幕(帷幕灌浆) 组合防渗结构, 对两岸坝肩采用了帷幕灌浆防渗结构处理措施。利用渗流理论, 在分析坝区地质条件和概化水文地质模型的基础上, 建立了坝区三维渗流数值模型, 对坝区防渗处理设计条件下(方案Ⅰ和Ⅱ) 的坝基渗漏及渗透变形进行了计算和比较分析。结果表明, 两种防渗方案均可行, 但方案Ⅰ优于方案Ⅱ。     

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。     

小导管预注浆技术

在围岩自稳能力差或无自稳能力地层中开挖隧道及地下工程,提出了预注浆机理与分类、参数选择,材料选择与配比等关键问题进行综述,展示了注浆在工程中应用的广阔前景。     

浆固碎石桩成桩注浆影响范围现场试验研究

浆固碎石桩作为一种新型桩基技术,不仅具有一般刚性桩的桩体置换作用,而且能改善桩周土的力学性质,从而可有效地提高复合地基的承载力及减小沉降变形。通过现场进行成桩前后的桩周土性质研究,验证了注浆对桩周土性质的改善作用,得出成桩时注浆影响范围及分布规律。针对黏性土中浆固碎石桩浆液挤密作用,按平面轴对称问题分析了塑性区边界条件及内部单元体的平衡条件,提出浆固碎石桩浆液影响范围的计算公式。理论公式计算结果与原位测试结果较为符合,从而验证了计算方法的合理性,这对浆固碎石桩的注浆加固具有一定的指导意义。     

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。     

全程注浆在隧道穿越既有建筑物中的试验研究

厦门市成功大道工程是福建省2005年重点建设项目,项目由多座立交和两条特长城市隧道组成,其中莲前至梧村山隧道里程长度为3 700 m,采用双洞双向6车道标准.隧道在埔南工业区的685 m段采用跨度达34 m的浅埋连拱结构穿越地面67栋密集建构筑物.洞项至地表的覆盖层只有7～24 m,水文、地质较差,洞顶基本为杂填土和残积亚黏土层,洞底多为全、强风化花岗岩,地下饱和水位高(局部洞身地处海平面以下20 m左右),施工风险极大.为了保证既有地面建构筑物的安全,提出了以过程控制和过程恢复为核心的全过程注浆方案,并预留104#和105#拆迁房为试验楼,采取地面注浆和洞内注浆的方法来进行过程控制和房屋抬升的试验.在现场试验中,根据全过程注浆的思路,提出了建筑物安全风险控制标准.通过室内试验比较了不同浆液的注浆效果,分析实际施工中房屋摹础改造和地基注浆加固、动态跟踪注浆以及工后房屋恢复抬升的特点和效果.在注浆过程中进行实时的信息反馈和分析,进而了解注浆工艺和参数与地层加崮效果和建筑物抬升效果之间的关系,得出了一系列有意义的结论.试验结果为隧道后续穿越建构筑物施工提供经验和指导,研究思路可为类似的隧道穿越工程提供一定的参考.     

砾石土层中注浆扩散参数的研究

采用注浆模拟试验与数值分析等研究方法,探讨了砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体抗压强度等参数预测计算模型,并设计试验对其进行了验证。试验结果表明,砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及结石体的抗压强度等参数预测计算模型计算的注浆量、浆液扩散半径与注浆结石体抗压强度的理论值与试验实测值间虽分别有10%、5%、10%左右的差异,但均相差不大,因此,可用来预测砾石土层实际注浆工程中的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体的抗压强度等参数。研究成果不仅可为砾石土层实际注浆工程实践提供理论支撑,还可为砾石土诱发的滑坡、泥石流等灾害的防灾减灾提供技术参考。     

软弱地层注浆的细观力学模拟研究

基于散体介质理论的颗粒流方法,运用PFC2D软件对软弱地层注浆过程进行了细观力学模拟,研究了注浆压力、注浆时间、渗透性质及颗粒黏结强度对浆液扩散半径和注浆类型的影响规律。采用PFC2D软件内嵌的FISH语言,定义了提取特定位置流体域内压力值的函数,研究了浆液扩散的分布特征,考虑浆液黏度的时变性对浆液扩散范围的影响,定义有效注浆半径对其进行修正,得到的浆液扩散规律与球形扩散理论较为一致。结合工程实例进行了注浆细观力学数值模拟,并提出了科学的注浆方案,在现场应用后取得了较好的堵水加固效果     

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。     

压密注浆的能量分析方法

为了能够从能量的角度分析压密注浆的力学机理,并给出注浆压力的理论解,将整个注浆过程视为无限土体中的圆孔扩张问题,根据注浆过程中能耗区土体在注浆压力和静止土压力作用下的应力、应变和体变关系以及注浆扩孔过程中的能量和体变守恒原理,推导出压密注浆极限注浆压力的理论解答。计算和分析表明,理论解的计算结果与工程实际比较吻合,而且球形扩孔的注浆压力比柱形扩孔的注浆压力要小得多,初步证实了理论解的可靠性。     

袖阀管注浆技术改性土体研究及效果评价

注浆技术作为一种有效的岩土工程施工方法,理论研究远落后于工程应用。在简要分析袖阀管注浆原理及注浆机制类型的基础上,采用岩土颗粒流程序,从微观上模拟了单孔条件下不同注浆压力对土体改性效果的影响,认为随注浆压力的提高,土体出现显著的压密效应,拉应力增加且范围扩大,并产生劈裂注浆效应,尤其是注浆孔周围土体,空间置换率较大;同时模拟了多孔状态下浆液扩散、土体压密及劈裂效应产生的过程,认为对于土体改性存在一合理的注浆压力,浆液挤压土体并在土体中产生劈裂缝,在多孔之间贯通、交叉,形成网状浆脉,土体得到整体改性。模拟结果与现场注浆试验取得了较为一致的结果,土体改性效果良好。