高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的研究與應(yīng)用.pdf

1、高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道是指巖溶十分發(fā)育、規(guī)模較大，溶洞中存在大量的淤泥或水，在施工和運(yùn)行中存在巨大的涌水、突泥風(fēng)險(xiǎn)的隧道工程，如果處治不當(dāng)，給隧道工程界帶來的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失極為慘重，輕則導(dǎo)致地面塌陷，耽誤工期，淹沒坑道、沖毀機(jī)具；重則造成人員傷亡，甚至導(dǎo)致整個(gè)工程報(bào)廢，改線、生態(tài)環(huán)境惡化、居民被迫遷移等嚴(yán)重后果。目前，國(guó)內(nèi)外在處理巖溶隧道突水、涌泥的病害時(shí)，通常采取注漿法，能較好的解決隧道突水、涌泥問題。其原理是在注漿時(shí)，漿液以注漿孔為圓心

2、，以一定的擴(kuò)散半徑在四周形成一個(gè)注漿圈，能加固圍巖，保證隧道在開挖時(shí)的穩(wěn)定性，并起到一定的封堵涌水的作用。注漿過程主要是受到三個(gè)方面的控制：漿液性能、被注介質(zhì)的特征、注漿參數(shù)。其中漿液性能是注漿過程三大要素之首，直接決定了隧道注漿工程的質(zhì)量與成敗。高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料對(duì)漿液性能要求：流動(dòng)性好、水下抗分散性強(qiáng)、強(qiáng)度高，且凝結(jié)時(shí)間可調(diào)?，F(xiàn)有的注漿材料用于防治高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道突水（泥）都存在明顯不足。
　　本論文依托在建的湖北省?？抵烈?/p>

3、昌高速公路隧道建設(shè)工程開展研究。紅巖寺隧道為湖北省保（康）宜（昌）高速襄陽段中長(zhǎng)度最大和埋深最大的一座分離式隧道，左洞長(zhǎng)6678m，右洞長(zhǎng)6739m。紅巖寺隧道是典型的越嶺隧道。隧道硐身穿越二疊系～三疊系可溶巖約3200m，巖溶水與巖溶堆積體發(fā)育，易發(fā)生大型地質(zhì)災(zāi)害。針對(duì)此，本課題擬研制適合防治高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道突水（泥）災(zāi)害的注漿材料，用于保宜高速公路隧道工程建設(shè)。
　　本論文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，通過理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)

4、試驗(yàn)與應(yīng)用、反饋修正等環(huán)節(jié)，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料進(jìn)行了系統(tǒng)而深入地研究，得到了一系列研究成果，主要包括：
　?。?）提出了高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料研制的性能控制指標(biāo)。當(dāng)前市場(chǎng)上注漿材料品種繁多，本課題首先按注漿材料的成分、注漿施工工藝的要求和漿液的適用范圍作了歸納與總結(jié)；其次，根據(jù)漿液的性能，對(duì)現(xiàn)有的隧道注漿材料作了簡(jiǎn)潔的歸納，針對(duì)隧道工程的實(shí)際需求，分析了市面上既有注漿材料的性能優(yōu)缺點(diǎn)；最后，通過分析一般注漿工程注漿材料的性能

5、指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道實(shí)際特殊工況，建立了高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的性能要求與各項(xiàng)性能控制指標(biāo)。
　?。?）提出了研制高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的組合設(shè)計(jì)方法。根據(jù)高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的性能分析，考慮到漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性、水下抗分散性、耐久性，強(qiáng)度要高，凝結(jié)時(shí)間可控可調(diào)，且安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。據(jù)此，提出了多種材料組合設(shè)計(jì)方案，為高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的實(shí)驗(yàn)室研制提供理論支持與研制思路。
　　（3）研制出了一種新型

6、的高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料。試驗(yàn)首先篩選出了高效水下抗分散劑，確定了水下抗分散劑的最佳摻量范圍，在確保漿液具有較好的水下抗分散性的基礎(chǔ)上，通過大量有序的試驗(yàn)，對(duì)多種組合設(shè)計(jì)配置的漿液性能指標(biāo)逐一進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)選出了一組漿液工作性能優(yōu)秀的材料組合設(shè)計(jì)，據(jù)此確定高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料的組成配方。此外，掌握了主要材料摻量對(duì)漿液的影響規(guī)律，分析了漿液的主要技術(shù)原理。最后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，推薦漿液的最佳組合配比。
　?。?）完成了高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注

7、漿材料的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。介紹了注漿試驗(yàn)段的工程概況及隧道涌水情況，制定了注漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案，闡述了隧道注漿的施工工藝過程和質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，歸納了注漿施工的注意事項(xiàng)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，本項(xiàng)目研制的注漿材料工作性能良好，能有效防治隧道突水涌泥災(zāi)害與加固圍巖，應(yīng)用效果良好。
　　本論文研制的新型高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿材料，其技術(shù)特點(diǎn)為：流動(dòng)性好，水下抗分散性強(qiáng)，凝結(jié)時(shí)間可控可調(diào)，早期強(qiáng)度高，抗動(dòng)水性能好，能有效防治隧道建設(shè)過程