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《天津大学》 2016年
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地下工程注浆抬升机理及效果研究

张晓双  
【摘要】:地下工程的施工会对周围地层产生扰动,使邻近建(构)筑物、隧道、管线等发生倾斜、不均匀沉降等变形,从而危及安全使用功能,而越来越多的工程实践表明:注浆是加固地层、减小地层沉降、抬升地表和既有结构的有效措施之一。考虑到天然土层的性质多样性、成层性以及环境复杂性等特点,通过现场注浆试验进行注浆的基础理论研究存在较大的困难。采用室内模型试验可较为有效的针对单一影响因素进行研究,在明确的试验条件下,研究注浆抬升的机理以及不同的试验因素对注浆抬升效果的影响。利用自行设计的室内模型试验装置进行了一系列注浆模型试验,系统地研究了注浆抬升机理,以及不同试验条件下注浆抬升长期效果的变化规律。试验结果表明:欠固结黏土中注浆可有效地减小主固结沉降,但对次固结沉降无影响;欠固结黏土中注浆时,主固结阶段的最终注浆率随超固结比的增加而减小,直至正常固结黏土中注浆时达到最小值,超固结黏土中注浆时主固结阶段的最终注浆率则随着超固结比的增加而提高,逐渐达到极限值;土体结构性有助于提高注浆抬升长期效果,缩短主固结时间,减小次固结沉降,但提高了峰值注浆压力;峰值注浆压力与屈服应力和上覆压力相关,当上覆压力小于屈服应力时,可采用公式估算峰值注浆压力;在正常固结结构性黏土和超固结重塑土中注浆时,最终注浆率均存在极限值,且超固结重塑土达到最终注浆率极限值所需屈服应力小;最终注浆率随着上覆压力的增大呈减小趋势,当上覆压力小于100 kPa时,连续注浆效果较好,当上覆压力大于100 kPa时,分次注浆效果较好;成层黏土中注浆时,注浆点位于结构性黏土层时注浆抬升长期效果较好。此外,将离散元分析法应用于劈裂注浆的模拟研究,针对劈裂注浆过程中裂缝产生和发展模拟困难的现状,采用土体颗粒与“域”耦合作用反映裂缝形成过程,颗粒的填充反映浆液侵入过程,从而建立了可模拟、观察裂缝产生、发展全过程的颗粒流模型,并对劈裂注浆抬升效果和工程中的现象进行分析与研究。最后,以天津地铁3号线盾构下穿某既有建筑物时因地下水渗漏引起建筑物沉降后的注浆抬升工程为研究对象,结合监测数据,采用数值模拟方法分析了在隧道渗水条件下注浆抬升既有建筑物效果的特征。在此基础上分析注浆点位置、注浆时间对注浆抬升效果以及隧道的影响。
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