论文部分内容阅读
密实粉细砂在原位状态下具有结构紧密,密实度高,透水性好的特点,但当出现临空面后,应力状态发生改变,原始土体结构随之发生改变,即会引发砂土层的变形和垮塌现象。针对上述问题的处理通常采用注浆加固法,但对于水泥基注浆加固材料而言,浆液体系中含有大量固体颗粒,在砂土的渗滤作用下很难扩散,具有较差的可注性,难以充分渗透到土体中,加固程度难以保证;而普通化学浆液又存在粘度高、凝结不可调节、强度较低、耐久性差、容易产生污染且价格较高的问题,不利于其在粉细砂层加固中的应用。为了克服水泥将在粉细砂地层注浆难的缺点,及解决一般化学浆液稳定性差和加固体强度较低的问题,研制一种新型注浆材料,其特性是在粉细砂地层中具有良好的可注性,并达到地层强度提高、稳定性增强,同时经济适用、技术可行的要求。本文针对上述问题,根据粉细砂土的工程特性及可注性,研发了一种复合化学浆液（后文称AG浆液）,利用L9（34）正交和单因素试验对浆液性能的影响因素进行了探究,并探讨了浆液掺入量与含水率对拌合砂土固结体的物理力学性能的影响。自行研制一套注浆模拟试验装置,应用此装置,以AG浆液为注浆材料,粉细砂土为被注介质,研究注浆压力及注浆量对浆液在砂土中的扩散半径及被注体强度的影响规律,研究内容及所获成果如下:1)通过对粉细砂层可注性的概念、影响因素和评判标准的分析,及在此基础上进行的粉细砂物理力学性质试验,由于该粉细砂地层颗粒细小级配良好,渗透性低,在该地层中注浆时,由于水泥颗粒粒径较大,难以注入到粉细砂地层中;可注入颗粒粒径较小的化学浆液。2)针对AG浆液进行正交试验,得出主剂AG、引发剂AP以及水加量对AG浆液胶凝时间、表观粘度及塑性强度的影响规律,得到了AG浆液的优化组合;采用单因素控制试验对浆液的流变性能进行研究,发现AG浆液的流变性可分为近似牛顿流体阶段、假塑性流体阶段及剪胀型流体阶段;浆液的表观粘度突变时间随主剂AG的增加先缩短后增加;随引发剂的增加而减小。3)针对AG浆液加固粉细砂,通过抗压、抗剪以及抗拉试验,得出AG浆液的掺入能有效改善土体的物理性质,加固粉细砂物理力学性质基本不受养护龄期的影响,力学性质受到AG浆液掺量和含水率两个因素影响。AG浆液掺量越大、含水率越低,固结体强度越高,反之相反。4)研发了一种能够实现土体模拟和注浆过程模拟的新型试验装置,该装置能够实现不同土体、不同集配、不同密实度及不同地下水条件下,不同注浆控制条件的注浆模拟试验,可以得到注浆过程中相关参数的变化和检测浆液的扩散情况,进而为实际工程设计和施工提供指导。5)应用自行设计的柱形渗透注浆试验装置,利用AG浆液和水泥浆液采用压力控制法和流量控制法对砂土层注浆,得出水泥浆液难以注入粉细砂层中,在相同情况下,AG浆液的渗透性明显优于普通水泥浆液,且具备较大的有效加固范围,实验表明AG浆液在粉细砂层中注浆效果良好。6)对AG浆液在粉细砂地层中的渗透扩散规律、固结体强度的研究表明:注浆量越大加固体形态越规则,体积越大;注浆压力越大横向扩散直径越大,注浆加固的深度越深;在同一注浆压力和注浆量条件下,注浆加固体各位置加固强度基本均一,力学性质相对稳定;在相同地层中,采用AG浆液注浆,注浆压力越大,被注体强度越高;注浆量对被注体强度无明显影响。7)结合银川滨河新区长河大街延伸项目隧道工程应用,分析验证了AG浆液在粉细砂地层中注浆是切实可行的,满足设计要求。。