飽和土改性以氣驅(qū)水灌漿新工藝試驗(yàn)研究.pdf

1、各類土木工程、水利工程、礦山工程中涉及到大量的基礎(chǔ)處理，常遇到軟弱飽和土體夾層的處理問(wèn)題。灌漿是改善軟弱巖土體的有效辦法，常用的方法有水泥類灌漿和化學(xué)類灌漿。水泥類灌漿工藝存在灌漿分段封閉難、漿液入滲難、透水率低、力學(xué)強(qiáng)度低、變形模量小等問(wèn)題。對(duì)于這類飽和土層加固處理，國(guó)內(nèi)外常采用化學(xué)灌漿技術(shù)進(jìn)行處理。受滲流啟動(dòng)壓力差異影響，常規(guī)化學(xué)灌漿工藝下漿液很難透過(guò)低滲網(wǎng)路或閉塞孔道，可能形成許多灌漿盲區(qū)，難以達(dá)到理想的整體灌漿處理效果。

2、　　20世紀(jì)70年代，德國(guó)在隧洞處理中優(yōu)先采用壓氣法進(jìn)行排水，開創(chuàng)了以氣驅(qū)水工藝的先河。通過(guò)借鑒隧道施工中的壓氣新奧法、石油行業(yè)中的氣驅(qū)油工藝、含水層型地下儲(chǔ)氣庫(kù)建造、曝氣法處理土壤及地下水中污染物和邊坡緊急處理充氣截水法等工藝，提出將以氣驅(qū)水工藝應(yīng)用于化學(xué)灌漿工程中。本文針對(duì)以氣驅(qū)水化學(xué)灌漿新工藝從基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)?zāi)M兩個(gè)方面開展探索性研究，主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)基于氣液兩相流原理，推導(dǎo)了以氣驅(qū)水工藝中重要控制參數(shù)-充氣

3、氣壓的上下限值，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　(2)研發(fā)了試驗(yàn)裝置，進(jìn)行新工藝可行性研究。為研究氣驅(qū)水化學(xué)灌漿原理，自主研發(fā)了軟弱飽和土體以氣驅(qū)水化學(xué)灌漿試驗(yàn)系統(tǒng)，主要由氣驅(qū)水系統(tǒng)、化學(xué)灌漿系統(tǒng)、受罐體系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。測(cè)試表明，所研制的致密厚層黏土室內(nèi)化學(xué)灌漿系統(tǒng)的灌注性能可靠。
　　(3)進(jìn)行了多工況參數(shù)模擬試驗(yàn)。通過(guò)使用MS-1086水下環(huán)氧固化劑為典型材料，模擬了不同灌漿參數(shù)對(duì)灌漿影響。結(jié)果表明氣壓越高，微滲灌漿速度越快

4、，但存在氣壓上限;氣壓到達(dá)上限之后會(huì)產(chǎn)生優(yōu)先通道，漿液沿著通道直接流出，從而降低了灌漿效果。
　　(4)對(duì)灌漿效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)灌漿結(jié)石體的分析，包括芯樣密度測(cè)定、表觀結(jié)構(gòu)面分析、微觀結(jié)構(gòu)顯微鏡分析、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試等方法，獲取芯樣的密度、宏觀結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、抗壓強(qiáng)度等物性參數(shù)，綜合評(píng)價(jià)分析芯樣物理特性，探索飽和致密厚層黏土中以氣驅(qū)水微滲化學(xué)灌漿的可行性，分析了所研制的致密厚層黏土室內(nèi)化學(xué)灌漿系統(tǒng)的灌注性能的可靠性，評(píng)價(jià)

5、以氣驅(qū)水微滲化學(xué)灌漿工藝試驗(yàn)效果。結(jié)果表明:化灌形成的結(jié)石體強(qiáng)度得到顯著增長(zhǎng)，但結(jié)石體局部存在孔隙缺陷，有可能是由于驅(qū)水不完全。結(jié)石體中殘留的水和空氣，對(duì)環(huán)氧漿液固化性能有一定程度的影響，具體影響程度有待于進(jìn)一步的理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　使用氣驅(qū)水工藝應(yīng)用在化學(xué)灌漿領(lǐng)域是一個(gè)非常有意義的探索，綜合了隧洞壓氣法、氣驅(qū)油采油工藝、含水層型地下儲(chǔ)氣庫(kù)建造、曝氣法處理土壤及地下水中污染物和邊坡充氣排水法等，具備較為成熟的理論基礎(chǔ)。論文主