幂律型流体劈裂注浆机理研究

劈裂注浆技术已广泛应用于各种地下工程之中,但其理论研究远落后于工程实践。为了明确幂律型流体劈裂注浆机理,基于平板裂缝模型及幂律型流变方程,推导出幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式,并分析其适用范围及参数确定方法,最后通过现场注浆试验对其进行验证。结果表明:① 劈裂注浆最大扩散半径与起裂注浆压力、浆液锋前压力、裂缝劈裂宽度、黏度系数、浆液平均流动速率及流变指数等有关;②通过分析浆液最大扩散半径与注浆压力差之间的关系,发现注浆压力差越大,浆液最大扩散半径越大;同时,根据裂缝宽度与浆液压力差的关系,可知裂缝宽度越大,所需要的注浆压力差越小;③根据工程试验结果,得到幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径理论计算值与实际测量值之间的误差,验证了幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式的正确性与可行性。研究成果可为同类型注浆工程提供一定的理论支撑与技术支持。     

砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律及扩散半径影响因素试验研究

注浆技术在砂砾石土等水利工程的建设中发挥着越来越重要的作用,但是注浆技术存在理论研究滞后于工程实践需要的现象,需要对浆液扩散规律及浆液扩散半径等进行研究。通过设计试验,将拌合水泥浆用的自来水加热并插入温度传感器的方法,来探测水泥浆液在砂砾石层中的扩散过程;并通过正交试验,分析孔隙比e、水灰比m、灌浆压力p等各因素对扩散半径的影响。试验结果表明,浆液扩散过程中其时间t与扩散半径R呈较好的三次函数关系,这与Magg公式基本一致;而在水泥浆液的扩散半径方面,相对于孔隙比和灌浆压力,水灰比起着更显著的影响。本试验工作为砂砾石土灌浆技术提供了有益探索。     

坝下砂砾石层劈裂注浆浆液扩散半径试验研究

冲洪积砂砾石层是水利和桥梁工程建设中常见的地质问题.文章以辽宁省小望海水库大坝加高加固工程为例,利用室内试验的方法研究了水灰比、注浆压力以及砂砾石层的渗透系数对砂砾石层劈裂注浆的浆液扩散的影响,结论可以为注浆施工设计提供必要的借鉴和支持.     

渗透注浆浆液扩散与注浆压力分布数值模拟

基于非稳定渗流公式,推导了渗透注浆的浆液渗流基本微分方程,随后将其由直角坐标系下的解析形式转换成极坐标系下的解析形式,并将其数值化离散,且给出合理的初始条件、边界条件与边界条件处理方法,得到了计算浆液渗流的有限元模型。最后对实际注浆工程进行计算。结果表明,计算结果与工程实际符合良好。柱状注浆和非溶性浆液注浆在开始阶段均十分容易灌注,而后随浆液扩散半径的增加,灌注的难度越来越大,且非溶性浆液注浆较柱状注浆的难度大得多。     

砂砾石土灌浆浆液扩散半径试验研究

砂砾石层灌浆施工中,水泥浆液的扩散半径决定着灌浆孔的布置和浆液消耗量,也是选择工艺参数、评价灌浆效果的重要依据,因此,水泥浆液的扩散半径是灌浆施工中非常重要的参数。通过设计正交试验,对影响水泥浆液扩散半径的几个因素(水灰比、孔隙比、灌浆压力)进行了试验研究。试验结果表明:水灰比是影响水泥浆液扩散半径最显著的因素,水泥浆液的水灰比越大,浆液中的多余水分越多,对水泥浆液流动性能的改善越显著。     

大粒径胶凝砂砾石坝层间结合处理方式的试验研究

胶凝砂砾石坝骨料的最大粒径一般在80 mm以内,我国《胶结颗粒料筑坝技术导则》规定的最大粒径可以达到150 mm,胶凝砂砾石坝随着骨料粒径的增大,骨料的分离现象也越严重,给大坝的层间结合处理增加难度。本文给出了大粒径料的定义,通过层间结合处理的室内试验与现场试验对比,指出了室内试验存在的不足;试验结果表明：大粒径的胶凝砂砾石坝,大大增加了层间结合处理的工作量,不利于大坝的机械化快速施工;适当减小骨料的最大粒径,可以减少骨料的分离现象,有利于保证胶凝砂砾石坝的施工质量。     

劈裂注浆扩散半径及压力衰减分析

本文假设浆液在裂缝中的流动符合达西定律，劈裂注浆在土体中形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度，推导出劈裂注浆的注浆压力沿裂缝长度的衰减规律以及裂缝在土体中的扩散规律，并用数值分析的结果证明了这些规律的可靠性。随后分析了多孔注浆时的相互影响，得出最优注浆孔数量及其布置方式，同时推导出多孔同时注浆时各个主流线上注浆压力的大小以及此时的浆液扩散半径。     

复合膏浆渗透扩散的二维离散元模拟分析

针对现有注浆理论难以对岩土体中的浆液在空隙及裂隙通道网络中的真实扩散规律进行准确描述的问题,本文从连续性方程的角度出发,运用二维颗粒流程序(PFC2D)建立数值模型,模拟研究注浆压力、注浆时间及砂卵石层渗透系数对复合膏浆在砂卵石层渗透扩散过程中的扩散半径的影响,总结规律并利用非线性拟合得出各因素与复合膏浆渗透扩散半径间的关系式。结合现场注水试验及开挖结果,得到与模拟基本一致的结果,所得成果可为工程施工提供一定的理论支撑和指导。     

基于均匀设计的砂砾石层浆液扩散规律研究

在砂砾石层灌浆中,渗流对浆液在不同方向上扩散的影响一直是研究的空白。现通过室内灌浆模拟试验,采用均匀设计的方法构建试验方案,对不同渗流强度砂砾石层中浆液在不同方向上的扩散规律进行了研究,分析了灌浆压力P、水灰比m、渗透系数k以及渗流速度v对浆液在不同方向上扩散半径R0的影响,并得出回归关系式。试验结果表明:对浆液扩散半径R0影响最显著的是灌浆压力P,渗透系数k的影响次之;渗透速度v与上游向扩散半径Ru负相关,与下游向扩散半径Rd显著正相关,而对侧向扩散半径Rl的影响很小。     

裂隙岩体注浆模拟试验研究

通过在模拟的裂隙岩体中进行注浆试验,研究分析裂隙宽度d、注浆压力p、水灰比m的单因素和多因素对浆液扩散半径R、注浆后试件的抗压强度P和渗透系数K的影响规律和它们之间的相互关系。结果表明：R随着d、p、m的增加而增大,影响R最显著的因素是p,其次是d、m;P与d、p呈正相关性,与m呈负相关性,d对P有较大的影响,p次之,m则占有明显的优势;渗透系数K随着d、m的增大而增大,随着p的增大而减小,对K影响最大的是d,其次是p、m。利用计算机优化回归试验数据,得出了它们之间的关系式。     

护壁泥浆对深厚砂砾石层混凝土防渗墙影响的研究

利用泥浆护壁技术维持槽壁稳定是防渗墙在深厚砂砾石层中成功造孔成槽的重要手段.由于对泥浆护壁中泥浆渗透过程及护壁机理不够了解,往往导致塌孔事件时有发生,严重影响到工程的正常施工.对泥浆护壁机理、泥浆渗透特性以及护壁泥浆对防渗系统影响效果进行深入研究,为深厚砂砾石层泥浆护壁工程的设计与施工提供必要的理论依据和技术保障.     

基于重型动力触探试验的砂卵砾石地基强夯效果评价

依托石城河水库工程砂卵砾石层坝基,应用重型动力触探试验方法对该地基强夯效果进行了评价分析,发现通过强夯,坝基砂卵砾石层:0~5.0 m效果最好,5.0~7.0 m效果好,7.0~9.0 m效果较好,9.0~11.0 m效果较差,11.0~13.0 m效果差,13.0~15.0 m效果最差。可供同类基础处理工程借鉴。     

水电工程坝基砾卵石层工程地质特性研究——以金沙江上江-其宗河段河床砾卵石层为例

砾卵石层是水电工程坝基经常遇到的地层之一,取砾卵石层原状样品进行室内物理力学性质试验比较困难,其工程地质特性指标通常是通过现场原位试验获得。以金沙江上江-其宗河段为例,开展了砾卵石层的工程地质特性研究。研究表明：金沙江上江-其宗河段砾卵石层整体上较均匀,粗颗粒在砾卵石层中起骨架作用,强度主要取决于粗颗粒的强度,砾卵石层的密实度随深度增加而逐渐增大,砾卵石层属于低压缩性土,具中等-强透水性,承载力、抗剪强度、变形模量、弹性模量等参数均较高,渗透破坏形式主要为管涌。砾卵石层坝基主要工程地质问题为沉降变形、渗漏及渗透稳定。     

砂卵砾石层作为混凝土面板堆石坝坝基探讨

目前在建的水布垭混凝土面板堆石坝最大坝高233 m,居世界首位.河床天然砂卵砾石层能否作为超高面板坝坝基是该工程的关键技术问题之一.超高面板坝利用砂卵砾石层作为大坝坝基国内尚无工程先例,天生桥(178 m)等高面板坝对砂卵砾石层都作了挖除处理.水布垭运用综合勘察手段,查清了砂卵砾石层地质结构特征、工程地质特性,认为砂卵砾石层经过强夯加固处理后,可以部分作为大坝坝基.水布垭工程利用砂卵砾石层作为超高面板坝坝基,取得了明显的经济和工程效益;同时将为其它高面板坝在坝基利用方面提供借鉴.     

减速流条件下卵砾石输移规律初步研究

实测资料显示,长江三峡水库变动回水区末端段床沙质以卵砾石夹沙为主,消落期出现的碍航特性主要由卵砾石推移质运动造成,对三峡库尾段航运造成很大影响,有必要对库尾水流条件下的卵石输移规律进行研究。库尾水流通常是非均匀减速流,目前对非均匀流的研究多把局部近似为均匀流。通过库尾非均匀流减速流的卵砾石输移水槽试验,观测减速流卵砾石运动输移过程,并确定非均匀系数对卵砾石输沙强度的影响,再与已有推移质公式对比,根据已有相近的输沙强度公式结构形式,结合水槽试验结果,拟合得出含有非均匀系数的适合于减速流态下的卵砾石输移的输沙强度公式,并通过计算值与实测值的对比验证公式的合理性。     

回转式升循环钻机在卵、砾石层的成孔工艺

卵、砾石层因漏水等原因凿孔比较困难。通过对回转式反循环钻进成孔工艺的探讨，该方法成孔率高、质量好，有实践参考价值。     

粘性泥石流产流机理探讨

粘性泥石流产流是斜坡或沟床中粘粒含量较高的松散土体与入渗为主的水体结合,产生容重和起始静力分别大于1.8-1.9t/m3和30Pa的土水混合流。产流包括两个紧密相连的过程:含水量饱和或局部饱和土体的起动过程;动起后的流体化过程。本文首先阐述粘性泥石流产流的4种理想化情况及其相应的公式和4类流体化方式;然后结合泥石流活动的实际状况,提出粘性泥石流产流的4种常见类型,从而综合探讨粘性泥石流的产流机理。     

碾压混凝土拱坝沿层面破坏机理研究

结合沙牌碾压混凝土拱坝的非线性有限元计算,仿真结构模型试验和岩滩碾压混凝土拱围堰炸除的实地考察,研究碾压混凝土的本构关系,沿层面产生薄弱环节的原因,形成各向异性。用数值计算和仿真试验模拟薄弱环节。在超载时层面首先开裂,随着超载加大,拱坝失去承载能力,直至坝体沿层面破坏,这与均质的石膏结构模型试验有本质区别,它无法反映沿层面破坏的特征,而沿45°方向破坏。炸除岩滩围堰也证明了沿层面破坏的机理。因此对层面进行"热缝"浇筑和加垫层铺筑,对提高层面抗剪和抗拉强度具有重要意义。     

黏性泥石流残留层的床面减阻研究综述

黏性泥石流运动理论的核心问题在于确定黏性泥石流运动阻力和流速。但由于其运动的复杂、流态的多样,导致了阻力准确计算的困难,也制约了泥石流运动流速和流量公式的建立和推广应用。关于黏性泥石流的运动阻力问题,目前多聚焦于泥石流固液间相互作用的内部阻力关系,鲜见对于其床面阻力的研究。介绍了黏性泥石流的典型运动过程—"铺床",描述了铺床过程形成的残留层导致床面减阻现象,概述了目前国内外各泥石流运动模型对泥石流阻力的研究,并总结了残留层导致减阻的可能原因和目前多采用的床面阻力计算方法。认为残留层导致的复杂减阻效应,是黏性泥石流运动尤其是高速运动研究中不可忽视的一部分,但目前各类模型和水力学经验公式都无法概化黏性泥石流运动床面的阻力变化。鉴于此,提出了未来可开展的工作:(1)认知"铺床"导致的残留层的形成和发展过程;(2)探讨残留层床面减阻机制;(3)研究残留层床面阻力计算。