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深厚覆盖层地基的防渗墙是保证水利枢纽大坝正常运行的关键工程,开展复杂地层深厚覆盖层防渗墙槽孔旌工相关技术的研究具有重要的工程实际意义。 为了本文的研究,首先研制了能够完成本文研究目的的实验仪器,即泥浆渗透仪,该仪器能够完成防渗墙在开挖过程中泥浆在不同地层中的渗透模拟情况;为了便于对不同地层的定量描述,本文提出了一个能够综合反映地层特征的新概念——最大单粒渗流孔隙,该指标可以综合反映粗颗粒地层砂土的不同级配和孔隙比特征;在此基础上分析了泥浆在地层中的不同渗透情况,完成了典型的三种渗透情况的试验:即泥浆在试样中完全渗透但没有形成泥皮、泥浆在试样中完全渗透并形成泥皮、泥浆在没有完全渗透试样但形成泥皮三种情况;探讨了地层因素、泥浆因素、泥浆在防渗墙槽孔中的状态等对泥浆渗透的的影响,反映在具体因素上即为最大渗流单粒孔隙(地层因素)、泥浆粘度、含砂量(泥浆因素)、压力差、渗透时间(泥浆在槽孔中的状态)对泥浆渗透的影响。得到了泥浆在试样中完全渗漏不形成泥皮、泥浆在试样中渗透形成泥皮、部分渗透试样形成泥皮及几乎不渗透形成泥皮四种情况下的界限条件。对泥皮的抗渗能力进行了试验研究。同时,对在泥浆固壁的情况下槽壁开挖过程中的应力变化特征、槽壁稳定性和工程应用进行了研究,取得了以下认识: (1)泥浆渗透与粗颗粒地层特征关系密切。用最大渗流单粒孔隙概念能够对粗颗粒土中最大渗流通道能够进行定量描述,它能够很好地反映地层的渗透特性。粗粒土的渗透性和泥浆的渗透性能随最大渗流单粒孔隙的变大而越好。 (2)直线型的渗流型态和曲线型的渗流型态是泥浆通过粗粒土渗流运动时的两种型态,它综合反映了流速与压力梯度的关系。曲线型的渗流型态具有先线性变化后变平缓的特性。直线型渗流型态在渗流条件下泥浆在槽壁面难以形成泥皮,而曲线型渗流型态在渗流条件下能够在槽壁面形成泥皮。 (3)随着最大渗流单粒孔隙的增大泥皮形成时间会延长,同时泥皮形成时间随最大渗流单粒孔隙增大而增长,而且增长趋势也越明显。确定了直线型渗流的界限条件,即最大渗流单粒孔隙等于10mm3。 (4)含砂的泥浆可以更快的堵塞砂样中的渗透孔隙,并迅速形成泥皮。对于含砂量为1%-5%的泥浆,含砂量的多少对泥皮初步形成时间和泥皮完全形成时间的影响不大。泥浆的极限渗流量和渗透距离随着含砂量的增大都会相应地减小;泥皮在渗透中的形成时间、泥浆在试样中的渗透距离和泥浆极限渗流量都随着压力差的增大而相应地增大。 (5)泥浆凝胶效应对于槽孔开挖侧壁土体的变形和应力场均有明显的影响。可有效抑制槽孔开挖过程槽壁土体应力条件变化的影响范围以及槽壁侧向位移发展。 (6)在西藏直孔电站深厚覆盖层防渗墙工程中应用抛填混合料,控制凿孔过程漏浆,下设接头管处理墙体接缝,建成了70m以上超深混凝土防渗墙工程,形成了青藏高原复杂覆盖层超深混凝土防渗墙的关键技术。