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注浆加固土体试验研究及工程应用

苏波涛  
【摘要】:注浆技术作为各类地基处理与土体加固中的关键技术之一,在实际工程中被广泛应用。随着科技的进步,人们的时间意识和成本观念逐渐增强,对注浆技术的要求也更加精细和苛刻。如何快速处理各类地质状况下的加固问题和注浆过程中浆液扩散及效果预判问题,是目前亟待解决的关键科学问题。基于以上问题的提出,本文依托建设科技攻关项目“超大厚度特征黄土结构体与基础优化研究”(项目编号:JK2014-34),通过试验从宏观到微观系统的研究了复合速凝注浆材料的胶凝性能、抗侵蚀性及微观特性;通过注浆模型试验研究了不同条件下浆液的扩散和对土体的作用;通过现场注浆试验研究了浆液在土体中的填充规律及注浆效果。本文的主要研究内容及成果如下:(1)采用正交试验设计对复合速凝注浆材料的胶凝性能进行了试验研究并依托试验考核指标进行分析。研究发现影响复合速凝注浆材料凝胶时间的最主要因素是缓凝剂—磷酸氢二钠;影响材料抗压强度因素的主次关系为:水灰比水玻璃减水剂磷酸氢二钠。(2)通过试验对复合速凝注浆材料的抗侵蚀性能进行了研究。研究表明:浆液结石体在含有硫酸根离子和碳酸根离子环境中强度会发生损失,其主要原因是生成的硫酸钙和碳酸钙对结石体的膨胀作用和张力作用使其结构破坏。(3)设计了多种条件下注浆模型试验,结果表明:采用不同水灰比进行注浆时,水灰比越大,则劈裂时间越短;水灰比越小,由于浆液粘度大,形成水力劈裂速度慢。采用复合速凝浆液注浆时,浆液产生的劈裂半径小,是由于其凝胶时间短,浆液进入土体后粘度剧增,流动度变小,裂缝无法进行扩展。(4)依托实际工程进行了现场注浆试验研究,研究认为:采用不同注浆工艺时,当注浆压力可以集中释放,土体劈裂和挤密效果明显;相反,当压力无法集中释放,产生的劈裂和挤密效果小。浆液形成的浆脉和水泥桩不仅可以使土体的裂隙得到填充,而且可以对整个土体起到骨架作用。将复合速凝注浆材料应用于富水地区加固中,取得了良好的效果,具有广阔的工程应用前景。


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