軟弱介質充填裂隙的注漿加固機理研究.pdf

1、注漿方法已經(jīng)有超過200年的歷史，在隧道、礦山、地基處理等領域得到廣泛應用，由于其加固軟弱地質效果顯著，其長期應用前景亦十分廣闊，將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，與注漿工程實踐蓬勃發(fā)展相反的是，注漿理論的進展頗為緩慢，難以跟上工程實踐發(fā)展的節(jié)奏，導致注漿工程缺乏實際的理論指導，注漿效率較低，造成巨大的漿液浪費，且注漿存在較大的經(jīng)驗性和盲目性，難以建立集注漿理論與實際一體的綜合注漿體系，注漿理論尚存在較大的發(fā)展空間。
　　為了

2、改變目前開展的模型試驗難以兼顧研究注漿擴散與加固作用的現(xiàn)狀，作者設計了可充填軟弱介質的平面裂隙實驗臺，通過數(shù)十組實驗，研究了漿液了軟弱介質充填下的平面裂隙擴散形態(tài)，描述了擴散規(guī)律及注漿加固機理。主要創(chuàng)新點如下:
　　(1)研制了一套泥質介質充填裂隙模擬注漿試驗裝置，由平板式介質充填版塊、注漿版塊、信息監(jiān)測版塊和和固定承力版塊構成，可以實現(xiàn)漿液擴散過程的定量可視化，可有效模擬裂隙充填泥質介質環(huán)境下漿液注入作用機理。
　　(2)

3、通過3組試驗，揭示了水泥單液漿在泥質充填裂隙中的充填、擠密及劈裂綜合擴散與加固機理，將在介質開挖后表現(xiàn)為漿液有效擴散區(qū)域和漿液劈裂區(qū)域，并分析了對應區(qū)域的形成機制。
　　(3)通過被注介質密度和抗剪強度兩個重要指標，揭示了被注介質在注漿前后基本物理力學參數(shù)的改變，直接反映了注漿對于軟弱介質的加固效果。注漿后被注介質致密性和強度均不同程度升高，且隨著距注漿孔長度的增大，加固效果逐漸衰減。
　　(4)本次試驗揭示的漿液在泥質介質

4、充填裂隙中的擴散與加固機理，為實際工程注漿參數(shù)（漿液擴散距離、注漿壓力、注漿速率）的選定提供了一定的啟示性作用，具備一定的應用意義。
　　通過數(shù)值模擬在工程中的應用，研究了基于有限元模擬了注漿期間漿液在圍巖中的流動以及地下水沿隧道內滲流所引起的地表沉降。主要結論如下:
　　(1)注漿過程中，注漿孔區(qū)域中間位置漿液以環(huán)向流動為主;距壁面2m處水頭增加速度最快;距壁面2m～4m處圍巖中漿液濃度較高。
　　(2)注漿后地表沉

5、降明顯減小。不注漿工況下最大豎向位移分別為6.94mm，注漿后最大豎向位移為2.75mm。注漿后圍巖中水頭損失明顯及地下水的滲流速度均明顯減小。
　　(3)地下水沿隧道滲流引起的水頭損失所產(chǎn)生的地表沉降槽大致呈高斯分布，中間值大、兩端值小。距中線約1倍洞徑處斜率最大。
　　通過參與郭屯煤礦山東大學注漿項目組，一期封堵主要研究結果如下:
　　(1)針對巷道項板極其破碎和軟弱情況，在保證巷道安全前提下找到了頂板高承壓水的最

6、少鉆孔引排量計算依據(jù)。
　　(2)在巷道高溫潮濕環(huán)境下，利用全空間瞬變電磁及地質雷達探測技術準確探測巷道頂板集中富水區(qū)及破碎帶發(fā)育范圍，為準確布置注漿鉆孔，安全實施注漿提供了依據(jù)。
　　(3)探索出巷道圍巖滲流場演化規(guī)律;通過現(xiàn)場圍巖變形實時監(jiān)測，得出注漿對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　(4)研究了在巷道頂板極其破碎和富水性強條件下的安全注漿工藝，即深部引流泄壓，淺層注漿加固的工藝。既保證注漿中及注漿后的巷道安全，滿