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。     

采空区松散堆积物注浆模型试验研究

以采空区松散堆积物为研究对象,分别设计模型箱注浆模型和压力注浆模型对浆液的扩散规律进行试验研究,探讨注浆压力、浆液水固比、孔隙率和注浆量对浆液扩散距离的影响规律。试验结果表明:注浆压力、浆液水固比、孔隙率和注浆量四个因素与浆液扩散距离之间存在定量关系,可用公式进行拟合,影响浆液扩散距离最为显著的是堆积物孔隙率,其次是注浆量和浆液水固比,注浆压力对浆液扩散距离的影响相对较小;浆液在松散堆积物中流动的压力损失是由浆液流速的不均匀性、浆液与松散堆积物的碰撞、浆液扩散时与堆积物的摩擦等原因造成的;对浆液在松散堆积物中扩散速率影响最为显著的是注浆压力,其次是堆积物孔隙率,浆液水固比影响最小。     

黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形渗透注浆机制研究

浆液黏度时变性对注浆扩散范围计算值影响很大。基于宾汉体浆液的流变方程与流体黏度时变性方程,建立了黏度时变性宾汉体浆液的流变方程与渗流运动方程,并依据某些假设,推导了时变性宾汉体浆液柱-半球形渗透注浆机制及探讨了半球体部分扩散半径l1与柱体部分扩散长度m的关系：m=(2l1 /3)(2n+1)。通过设计室内注浆试验对其进行了验证,结果表明：由黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形渗透机制计算的半球体部分扩散半径、圆柱体部分扩散长度及注浆扩散体体积的理论值与试验测量值虽分别有15%、10%及40%左右的差异,但都处于可接受误差范围内,因而,在总体上能较好地反映黏度时变性宾汉体浆液的柱-半球形注浆渗透规律,对注浆设计、施工和理论研究等方面具有一定的参考价值与指导作用     

水泥基速凝浆液裂隙扩散机制与压力特性试验研究

水泥基速凝浆液广泛应用于富水裂隙围岩注浆工程。为研究水泥基速凝浆液在裂隙注浆中的扩散机制与压力特性,选取水泥-水玻璃浆液及高聚物改性水泥浆液,采用不同水灰比及混合体积,开展了静水条件下单一平板裂隙的注浆扩散模型试验,通过监测浆液的注浆扩散形态和注浆过程中不同测点的压力变化,研究了水泥基速凝浆液的静水扩散规律和注浆扩散压力分布规律。试验结果表明,水泥-水玻璃浆液和高聚物改性水泥浆液具有相似的扩散形态和压力分布变化,两者的显著差别在于高聚物改性水泥浆液扩散所需的注浆压力明显小于水泥-水玻璃浆液,且凝结固化时间相对较长,有利于延长注浆扩散距离。研究结果应用于张马屯铁矿注浆堵水工程,解决了裂隙岩体渗漏水问题,实现了围岩稳定性控制。研究成果具有一定的理论和实践意义,对类似工程具有参考价值。     

矿山垮落大体积松散体中水泥-水玻璃浆液可控灌注原理及其应用

松散体是采矿、隧道、地下空间等工程中一种常见的岩体结构,具有强度低、稳定性差等特点,注浆改造重构其完整性和强度是现场处理该类问题的重要技术手段之一。为满足河北杏山铁矿大垮塌主溜井满井状态下封堵工程的特殊需求,提出了大体积松散体中水泥-水玻璃浆液可控灌注的理念。通过大体积松散体中水泥-水玻璃浆液灌注试验研究,将灌注历程分为大空隙竖向优势渗流、大空隙周边渗流、上向渗流结石、第1层劈裂与渗流和第n层劈裂与渗流5个阶段。根据浆液扩散的时空演化,将可控灌注问题分解为浆液一维竖向优势渗流和单段灌注浆的周向时空扩散,并揭示了其发生机理,认为松散体中水泥-水玻璃浆液一维竖向优势渗流的扩散距离与时间呈以自然常数e为底的指数函数关系。以此为基础,将松散体中水泥-水玻璃浆液可控灌注应用于杏山铁矿大垮塌主溜井满井状态下的封堵工程中,取得了良好的工程效果。     

富水粉细砂层盾尾同步注浆浆液渗透-压密扩散机制研究

为探究富水粉细砂层中盾尾同步注浆浆液扩散规律,将浆液扩散过程中滤饼开始生成的时间作为浆液渗透扩散与压密扩散转折点,建立考虑渗滤效应的浆液渗透扩散理论公式及浆液压密扩散影响半径理论公式,并通过自主研发设计的盾尾同步注浆系统进行相似模型试验,验证理论公式合理性。结果表明：（1）在富水粉细砂层中,浆液扩散规律与常规单一扩散模式不同,呈渗透-压密两阶段;（2）滤饼的作用在于将以孔压形式存在的浆液压力转化为有效应力作用于土体骨架,滤饼开始生成后,浆液扩散模式由渗透扩散转变为压密扩散;（3）由浆液压力有效应力转化率曲线变化规律可知,注浆压力越大,滤饼开始生成时间越短,即浆液渗透扩散持续时间越短;（4）随着注浆压力增大,浆液压密扩散阶段影响半径也变大,通过试验及理论计算确定注浆压力为0.4 MPa时对地层扰动范围约为1倍隧道开挖轮廓。该研究成果可为富水粉细砂层中盾尾同步注浆施工提供理论支撑。     

岩体裂隙动水注浆扩散半径影响试验

水灰比与注浆压力是动水注浆设计中的关键因素,基于自主设计的模拟裂隙动水注浆室内试验平台,开展了裂隙动水注浆试验,探讨了浆液在裂隙中的扩散方式,分析了纯水泥浆液扩散半径与注浆压力和水灰比之间的联系,并通过计算流体力学软件模拟对试验结论进行了验证。研究结果表明:浆液的扩散方式为分区扩散,注浆压力不变时,扩散半径与水灰比成反比;水灰比不变时,扩散半径与注浆压力成正比。      

单一裂隙动水注浆扩散模型

通过理论推导建立了单一裂隙动水注浆扩散模型,用计算机对单一裂隙动水注浆扩散模型进行编程和分析,试验验证该注浆扩散模型是合理的。研究结果表明,单一裂隙动水注浆在注浆前期浆液扩散面积呈圆形而在注浆后期浆液扩散面积呈椭圆形;浆液扩散半径与浆液黏度成反比,与裂隙开度和注浆压力成正比;水流流动有利于浆液沿顺水流方向扩散而抑制浆液沿逆水流方向扩散;水流流速增大或减小到一定程度时浆液扩散半径受水流流速的影响程度将逐渐减小;水流流动对逆水流方向扩散半径的影响程度大于顺水流方向扩散半径的影响程度;浆液扩散半径受水流流速影响最大,受裂隙开度影响次之,受注浆压力和浆液黏度的影响相对较小     

卵砾石层大断面斜井井筒支护方法现场试验研究

我国缺少在巨厚卵砾石层中采用普通施工方法掘进煤矿斜井井筒的成熟支护经验。结合伊犁一矿材料斜井和回风斜井的施工过程,设计了现场支护试验方案,对不含水和含水卵砾石层大断面斜井井筒的多种支护方法进行了试验。研究结果表明,含水与不含水卵砾石层斜井井筒相比,其支架变形量和支护难度显著变大;架棚临时支护结合钢筋混凝土永久井壁支护是不含水卵砾石层大断面斜井井筒有效的支护方法;含水卵砾石层地压显现明显,采用超前支护、架棚临时支护和钢筋混凝土永久井壁支护相结合的方法可以实现围岩稳定。由试验推断,库仑和太沙基土压力理论用于计算卵砾石层围岩压力误差显著。     

水泥-水玻璃浆液裂隙注浆扩散的室内试验研究

动水环境中的注浆扩散规律对指导突涌水治理注浆设计与施工具有重要意义。通过开展水泥-水玻璃（C-S）浆液单一平板裂隙动水注浆模型试验,揭示了基于试验条件下的C-S浆液裂隙动水注浆扩散过程的非对称椭圆（AE）扩散规律,提出浆水速比的概念并用其拟合AE扩散控制参数随时间的变化曲线,分析了浆水速比对浆液扩散范围的影响,最终建立了描述浆液扩散迹线的瞬态方程。研究结果表明：浆液扩散迹线可以采用随时间变化的非对称椭圆进行描述;逆水扩散距离和扩散开度与浆水速比正相关而浆液顺水扩散距离与浆水速比负相关。并据此对裂隙动水注浆设计提出了建议,希望对实际注浆工程提供一定借鉴。     

地面注浆加固技术在深部巷道厚层破碎围岩中的应用

淮南某矿井胶带机巷离地表深度约730m,在掘进中遇到岩体破碎带。由于破碎带厚度大,且富含水,造成了巷道变形严重,无法贯通。在分析矿区地质条件的基础上,实施了地面预注浆技术来加固破碎岩体：采用定向分支孔钻进技术以减小钻场征地面积和节约钻进工程量;运用飞管技术加固造斜段钻孔孔壁;根据窜浆钻孔的孔间距及井下漏浆点位置,确定浆液扩散半径;根据漏浆量及巷道变形观测结果确定注浆对巷道影响区的范围,并依此调整注浆参数和注浆结束标准。最后提出了地面注浆期间须加强井下巷道监测的建议。     

南京附近新近纪岩石地层若干问题探讨

通过南京附近新近纪砂砾层代表性剖面描述及对比,新近纪玄武岩的喷发期次及其与砂砾层的层序关系,着重讨论了新近纪砂砾层的岩石地层层序及不同时段砂砾层的岩性特征。建议建立大雨花台组（群）（N1-2y）来包含南京附近所有的新近纪砂砾层;建议该区新近纪玄武岩统一命名为方山（旋回）玄武岩。     

北京通州区某会馆基坑液化地基处理

北京通州区某会馆基坑底为饱和粉细砂并夹有淤泥,非常软弱,现场标贯试验判断基坑以下5m范围内为中等—严重的液化土,建议采用碎石桩法进行处理。但由于施工区基坑狭小、侧壁陡直,且地下管线密布,碎石桩难以施工。在准确验证场地液化层厚度的基础上,采用了静压注浆法来处理该液化地基,并用瑞利波法检测注浆前后的场地等效平均波速。检验结果显示,注浆后的场地等效平均波速高于140m/s,说明该处理方法达到了消除地基液化的目的。     

瞬变电磁勘探法在矿井注浆堵水中的应用

101工作面为某矿技改扩建后的首采工作面,其南部与古火烧区相邻,工作面掘进时揭露近南北走向的裂隙。在二次试采后出现大量涌水造成淹井。为此采用瞬变电磁法对矿井涌水通道进行探测。结合矿井地质和水文地质资料,对瞬变电磁数据进行处理分析,推断回风顺槽南部与火烧区相连的区域为主要导水通道,宽度大于20m;东南部与火烧区相连的区域为次要导水通道,宽度小于5m。据此设计钻孔5个,其中主通道4个,次通道1个。为避免水泥浆液埋没综采支架,注浆泵量要求不大于40L/min,泵压不小于水压2倍。整个注浆堵水工程中共进行三次(试)排水,全部钻孔注浆结束后,工作面涌水量约170m 3/h,满足抽排水要求,达到了预期效果。     

压密注浆技术在涵洞加固中的应用

焦晋高速公路K10＋420涵洞主体建成后，经雨水浸泡，出现严重的不均匀沉降现象。根据钻孔与探井取样资料，设计5排注浆孔进行加固，其中2排沿涵洞内壁两测向涵洞外侧倾斜，斜距分别为2m和4m。加固选用两种注浆参数；即单液浆（0．6：1：0．015）或双液浆（0．6：1：0.3），并根据不同位置采用单液注浆、双液注浆或组合注浆，注浆压力分别为洞内0．8-1．0MPa，洞外0．4-0．6MPa。本次加固工程共施工422个孔，经钻孔取心检验及沉降观测，加固质量满足设计要求。     

南京-仪征地区新近纪砂砾层层序及古长江的形成与演化

对南京—仪征地区新近纪砂砾层层序、时代进行了讨论。该地区新近纪砂砾层地层层序为中新世中期的洞玄观组(Nld)、中新世晚期的六合组(N1l)、黄岗组(N1h)及上新世的雨花台组(N2y)，认为雨花台组沉积是位于六合组之上的另一套砂砾层，其沉积时代为上新世晚期。还分析了新近纪砂砾层在中新世中期、中新世晚期、上新世的沉积环境，探讨了区内古长江的形成与演化，认为古长江是在古近纪断陷盆地的基础上，经历了中新世多个汇水盆地的发育阶段至上新世形成古长江雏形，并于更新世早期基本定型，其形成及演化过程均与新构造活动息息相关。     

松软地层防渗灌浆帷幕结构性状实验研究

松软地层透水率较大,防渗灌浆工程吃浆量相对较大,浆液扩散极不规则,形成的防渗帷幕,包括防渗幕体厚度、力学性能、防渗效果等结构性状难以准确把握,现有的方法和技术主要采用压水试验、标贯、钻孔取心、物探等方法获取相关信息,但带有极大的不确定性,直接影响到防渗质量的评价。在现场进行多工况灌浆原型试验研究,通过注水试验、孔斜测定、取心测试、全断面开挖等多种方法,真实呈现防渗幕体的性状,包括幕体有效厚度及其影响范围、幕体强度性能和渗透性能。结果表明,在松软地层采用浆体封闭、脉动灌浆控制灌浆工艺,孔距1.5m,两排排距0.8m,并采用适宜的灌浆控制参数灌注可控性黏土水泥浆材,简便高效,孔周挤密区、结石体及胶结体形成的有效幕体均一性好,防渗效果达到5lu以下,灌后28d结石体强度达到3MPa以上。灌浆工艺和参数可直接供类似地层应用。对于不同类型地层在不同灌浆材料、灌浆工艺、灌浆参数情形下的灌浆结构性状,有必要研发物理模型进行大样本室内试验研究。     

类砂质泥岩常规三轴浆压致裂起裂压力试验研究

为深入探究两淮矿区典型砂质泥岩劈裂注浆起裂机制,研制了常规三轴劈裂注浆试验装置,开展了类砂质泥岩浆压致裂起裂压力模型试验,基于试验结果分析了岩石强度与应力状态对注浆起裂压力、裂缝扩展形态影响规律,揭示了砂质泥岩劈裂注浆起裂机制。研究表明：起裂压力与岩石抗压强度呈正相关,且岩石抗压强度越高,劈裂路径越复杂;起裂压力对围压的敏感程度远高于轴压,且应力差 Δσ =σ_V −σ_H越大,裂缝形态越规整;孔压三轴条件下,封闭裸孔段浆压致裂法确定的岩石抗拉强度值约为单轴抗拉强度的 2.5倍。该研究结果可为今后类似岩层劈裂注浆参数设计与施工提供参考。     

冲积层中劈裂注浆现场模型试验

河流堤坝多位于深厚冲积层上, 而冲积层含砂石量大等特点对堤坝防渗、稳定性是不利的, 对堤坝进行注浆加固是必要的, 而研究浆液在冲积层中的分布扩散规律是首要任务.基于传统注浆理论, 通过现场注浆模型试验, 得出浆液在冲积层中的分布扩散规律、浆液劈裂机理、土的加固特性以及注浆加固过程中应注意的问题.指出浆液在冲积层中一般先沿土石分界面进行充填、劈裂, 并以水平向劈裂为主.在注浆过程中宜采用多次重复注浆方式以达到提高加固效果的目的.对冲积层中堤坝注浆加固有一定的参考与指导作用.      

高密度电法在和田隐伏断层探测中的应用

西昆仑山前一系列的新生代背斜的翼部往往伴生向南斜倾的逆断裂,这些断裂隐伏于早更新世或中更新世洪积砂砾石层,构成了和田隐伏断裂带。该断裂带由2条陡坎状断层组成,宽约10.6km,深度20~300m,落差110~270m。根据卫星影像和地质工作成果,和田隐伏断裂的一支从和田市南部穿过,但南郊飞机场附近没有露头,为探查断层在该区域的位置及深度,沿垂直于推测的断层走向布设2条测线,采用温纳（WN）测量系统对其进行探测。探测结果表明：2条测线皆发现了逆断层,均上切错断了上覆晚更新世地层,其中测线1存在2处断层,一处断层倾向南,倾角50°左右,另一处断层倾向北,倾角约55°;测线2存在一处断层,倾向北,倾角近80°。通过比对高密度电法资料和地质出露点剖面,推断和田断层在第四系以来有过两次明显的活动,导致晚更新世砂砾石土层被断错。