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粉细砂层硅化双液注浆加固机理及工程应用研究
作 者: 贺博
导 师: 韩晓雷
学 校: 西安建筑科技大学
专 业: 岩土工程
关键词: 粉细砂 硅化双液注浆 可注性 加固机理 工程应用
分类号: TU472
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
粉细砂层是土木工程建设中常遇到的软弱地层,当巷道、硐室等地下结构穿越这类地层时,往往会发生坍塌、冒落等工程事故,严重时还会造成地面设施的开裂破坏,影响工程的安全和进展。通过注浆工艺来改善和加固粉细砂层的性能是工程中的常用方法,但由于地层条件的不确定性、含泥粉细砂层的低渗透性、浆液的多变性,及现有理论的局限性,导致注浆设计、施工多依赖于以往的经验。因此,开展粉细砂层注浆机理及设计方法的研究具有重要的理论价值和工程意义。本文结合韩城下峪口煤矿穿越粉细砂层皮带平硐工程,开展了粉细砂层硅化注浆试验研究。在研究并获得粉细砂工程性质和物理力学指标的基础上,从浆液性能、粉细砂层的渗径结构和自渗试验三方面研究分析了粉细砂层的可注性;结合室内和现场试验,对粉细砂层注浆理论及机理进行探讨。根据工程和试验研究需要,自行研制室内模拟注浆试验装置并开展了粉细砂层模拟注浆试验。分析了注浆压力、浆液粘度、渗透系数、注浆时间对注浆效果的影响,建立了注浆量、扩散半径与注浆压力、渗透系数和浆液粘度间的相关关系;从化学角度分析了凝胶体的形成过程,并对影响加固体强度和稳定性的因素进行了分析。基于以上研究成果,开展了现场试验和工程应用,通过硅化双液注浆加固粉细砂层,有效地控制了地层的变形,确保了工作面的稳定及地面建筑设施的安全,提高了工程效率,降低了生产成本,取得了显著的技术、经济和社会效益。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-9 1 绪论 9-19 1.1 课题的提出及研究意义 9-10 1.2 注浆概述 10-13 1.2.1 注浆的目的 10 1.2.2 注浆技术应用范围 10-11 1.2.3 注浆分类 11-12 1.2.4 注浆材料的分类及其性能要求 12-13 1.3 注浆技术发展历程、研究现状和趋势 13-17 1.3.1 注浆技术发展历程 13-14 1.3.2 注浆理论研究现状 14-16 1.3.3 注浆发展趋势 16-17 1.4 研究内容及技术路线 17-19 1.4.1 主要研究内容 17-18 1.4.2 研究技术路线 18-19 2 工程常用注浆浆液性能分析研究 19-27 2.1 浆液的流变性及分类 19-23 2.1.1 粘性流体 20-21 2.1.2 塑性流体 21-22 2.1.3 粘塑性流体 22 2.1.4 粘时变流体 22-23 2.2 化学浆液的特点及渗透性能分析 23-25 2.2.1 化学浆液的特点 23-24 2.2.2 化学浆液的渗透性能分析 24-25 2.3 水玻璃类浆液流变特性分析研究 25-26 2.3.1 水玻璃的流变类型 25 2.3.2 水玻璃粘度影响因素分析 25-26 2.4 本章小结 26-27 3 粉细砂层注浆理论分析研究 27-47 3.1 粉细砂地层的工程性质 27-28 3.2 粉细砂地层的可注性 28-34 3.2.1 可注性的概念与影响因素 28-29 3.2.2 粉细砂地层可注性评判指标 29-30 3.2.3 粉细砂地层可注性试验研究 30-34 3.3 粉细砂地层的注浆理论基础 34-44 3.3.1 砂层中浆液的渗透扩散理论 34-40 3.3.2 粉细砂层中浆液劈裂扩散理论 40-44 3.4 本章小结 44-47 4 粉细砂层模拟注浆试验研究 47-61 4.1 试验装置的研制 47-49 4.1.1 研制思路 47-48 4.1.2 试验装置 48-49 4.1.3 试验装置的功能和特点 49 4.2 试验材料与试验规划设计 49-50 4.2.1 粉细砂的基本性质 49 4.2.2 粉细砂层的模拟 49-50 4.2.3 试验设计 50 4.3 试验原理及步骤 50-51 4.3.1 试验原理 50-51 4.3.2 试验步骤 51 4.4 试验结果处理与分析 51-59 4.4.1 试验结果处理 51-53 4.4.2 浆液扩散半径及其影响因素的分析 53-56 4.4.3 注浆量及其影响因素分析 56-57 4.4.4 注浆加固体强度分析 57-59 4.5 本章小结 59-61 5 粉细砂层巷道注浆加固及工程应用研究 61-75 5.1 工程概况及地质条件 61-63 5.1.1 工程概况 61-62 5.1.2 工程地质条件 62-63 5.2 现场注浆试验 63-64 5.2.1 现场试验注浆参数设计 63 5.2.2 注浆试验效果 63 5.2.3 试验结果的理论校对 63-64 5.3 粉细砂层注浆工程应用 64-67 5.3.1 注浆参数设计 64-66 5.3.2 注浆机具 66-67 5.3.3 注浆工艺 67 5.4 注浆效果评价 67-72 5.4.1 加固效果分析评价 68 5.4.2 开挖效果分析评价 68-69 5.4.3 硐室变形监测分析评价 69-70 5.4.4 地表沉降监测分析评价 70-72 5.5 本章小结 72-75 6 结论与展望 75-77 6.1 结论 75-76 6.2 展望 76-77 致谢 77-79 参考文献 79-83 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文、参加的科研课题与获得的专利 83-85 附件 85-86
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 人工加固地基
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