【摘 要】
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在卵石层、砂层等地层的水泥浆液注浆加固工程中,浆液多以渗透形式进行扩散。浆液扩散区的深层渗滤效应广泛存在于多孔介质水泥浆液渗流过程,土体骨架对运移扩散中的水泥颗粒产生阻挡滤过作用,部分水泥颗粒被土颗粒骨架阻挡,多孔介质孔隙堵塞,导致注浆过程中渗流压力和注浆流量等关键注浆扩散参数产生较大的变化,并最终影响注浆效果。考虑深层渗滤效应的水泥浆液渗透扩散机理研究具有较大研究价值和工程应用价值。本文利用理论
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在卵石层、砂层等地层的水泥浆液注浆加固工程中,浆液多以渗透形式进行扩散。浆液扩散区的深层渗滤效应广泛存在于多孔介质水泥浆液渗流过程,土体骨架对运移扩散中的水泥颗粒产生阻挡滤过作用,部分水泥颗粒被土颗粒骨架阻挡,多孔介质孔隙堵塞,导致注浆过程中渗流压力和注浆流量等关键注浆扩散参数产生较大的变化,并最终影响注浆效果。考虑深层渗滤效应的水泥浆液渗透扩散机理研究具有较大研究价值和工程应用价值。本文利用理论研究、室内模型试验等手段开展了水泥浆液渗透扩散方面的研究。主要研究内容和成果如下:(1)通过渗透试验获得试验土体的渗透系数;通过GDS三轴试验获得了土体的抗剪强度指标。对试验所用的两种水泥(P.(40)42.5普通硅酸盐水泥和SC超细水泥)开展粘度试验,得到水泥浆液在不同水灰比下的流变及水化性能,并为注浆试验的渗滤效应研究提供分析基础。(2)建立了水泥浆液在多孔介质中球形扩散深层渗滤效应理论,分别分析了深层渗滤效应下注浆时间、浆液注入速度等参数对土体孔隙率、水泥浆液颗粒体积分数、浆液压力以及注浆结石体强度的影响规律。(3)开展渗透注浆模型试验,两种水泥浆液的注浆试验分别发生表层及深层渗滤效应现象,渗滤效应的类型以及显著程度不能仅依据注浆材料及被注介质颗粒级配一个因素进行分析,还需要综合考虑其浆液实际的水化及流变性能等因素。(4)开展EDTA二钠滴定试验对普通硅酸盐水泥浆液注浆结石体的水泥含量进行测定。水泥颗粒质量含量理论值与试验值相差11.6%~23.6%,两者较吻合。渗透注浆过程土体孔隙率变化与水泥浆液颗粒含量变化是注浆同一过程的两个方面,土体的孔隙率变化规律能较好地解释渗滤效应下水泥浆液颗粒的滤出机制。(5)开展注浆结石体强度试验。注浆结石体的加固强度随着浆液扩散距离的延长而衰减。水灰比越小时,其强度的衰减率越大。深层渗滤效应下注浆结石体加固强度理论与试验值相差-16.5%~25.2%,两者吻合程度较好。
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