軟弱介質(zhì)充填裂隙的注漿加固機(jī)理研究.pdf

1、注漿方法已經(jīng)有超過(guò)200年的歷史，在隧道、礦山、地基處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，由于其加固軟弱地質(zhì)效果顯著，其長(zhǎng)期應(yīng)用前景亦十分廣闊，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而，與注漿工程實(shí)踐蓬勃發(fā)展相反的是，注漿理論的進(jìn)展頗為緩慢，難以跟上工程實(shí)踐發(fā)展的節(jié)奏，導(dǎo)致注漿工程缺乏實(shí)際的理論指導(dǎo)，注漿效率較低，造成巨大的漿液浪費(fèi)，且注漿存在較大的經(jīng)驗(yàn)性和盲目性，難以建立集注漿理論與實(shí)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(kāi)展的模型試驗(yàn)難以兼顧研究注漿擴(kuò)散與加固作用的現(xiàn)狀，作者設(shè)計(jì)了可充填軟弱介質(zhì)的平面裂隙實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)數(shù)十組實(shí)驗(yàn)，研究了漿液了軟弱介質(zhì)充填下的平面裂隙擴(kuò)散形態(tài)，描述了擴(kuò)散規(guī)律及注漿加固機(jī)理。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)研制了一套泥質(zhì)介質(zhì)充填裂隙模擬注漿試驗(yàn)裝置，由平板式介質(zhì)充填版塊、注漿版塊、信息監(jiān)測(cè)版塊和和固定承力版塊構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)漿液擴(kuò)散過(guò)程的定量可視化，可有效模擬裂隙充填泥質(zhì)介質(zhì)環(huán)境下漿液注入作用機(jī)理。
　　(2)

3、通過(guò)3組試驗(yàn)，揭示了水泥單液漿在泥質(zhì)充填裂隙中的充填、擠密及劈裂綜合擴(kuò)散與加固機(jī)理，將在介質(zhì)開(kāi)挖后表現(xiàn)為漿液有效擴(kuò)散區(qū)域和漿液劈裂區(qū)域，并分析了對(duì)應(yīng)區(qū)域的形成機(jī)制。
　　(3)通過(guò)被注介質(zhì)密度和抗剪強(qiáng)度兩個(gè)重要指標(biāo)，揭示了被注介質(zhì)在注漿前后基本物理力學(xué)參數(shù)的改變，直接反映了注漿對(duì)于軟弱介質(zhì)的加固效果。注漿后被注介質(zhì)致密性和強(qiáng)度均不同程度升高，且隨著距注漿孔長(zhǎng)度的增大，加固效果逐漸衰減。
　　(4)本次試驗(yàn)揭示的漿液在泥質(zhì)介質(zhì)

4、充填裂隙中的擴(kuò)散與加固機(jī)理，為實(shí)際工程注漿參數(shù)（漿液擴(kuò)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(yīng)用意義。
　　通過(guò)數(shù)值模擬在工程中的應(yīng)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(dòng)以及地下水沿隧道內(nèi)滲流所引起的地表沉降。主要結(jié)論如下:
　　(1)注漿過(guò)程中，注漿孔區(qū)域中間位置漿液以環(huán)向流動(dòng)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(guò)參與郭屯煤礦山東大學(xué)注漿項(xiàng)目組，一期封堵主要研究結(jié)果如下:
　　(1)針對(duì)巷道項(xiàng)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(jì)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(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確探測(cè)巷道頂板集中富水區(qū)及破碎帶發(fā)育范圍，為準(zhǔn)確布置注漿鉆孔，安全實(shí)施注漿提供了依據(jù)。
　　(3)探索出巷道圍巖滲流場(chǎng)演化規(guī)律;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得出注漿對(duì)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(qiáng)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