厚卵砾漂石地层中注浆止水材料的研究与应用

作     者：朱雯蕾 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张德华

授予年度：2014年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：卵砾漂石地层 粘时变浆液 渗透注浆 PFC2D数值模拟 

摘      要：摘要：注浆作为施工过程中的止水、加固措施已经在交通、水利、建筑等工程领域内普遍应用;卵砾漂石地层具有孔隙率大、分布不均匀且硬度大的特点,属于北京地区的典型地层,注浆过程中存在浆液扩散不均匀、注浆效果不易控制的特点及难点。本文通过实验室配比试验、理论推导、数值模拟、模型试验、现场原位试验的方法,对适应于卵砾漂石地层的注浆浆液的进行创新改进,并对其渗透规律进行了分析研究,主要完成以下工作：(1)研究更适用于卵砾漂石地层的新型CD-SCA浆液和PC-SCA浆液,并通过实验室试验对其不同配比情况下的初凝时间规律进行了总结分析;(2)将具有粘时变性的新型浆液从在土层中的渗透系数不断随时间变化的角度出发,结合现有注浆理论,探讨其渗透规律;(3)应用二维颗粒流软件PFC2D对卵砾漂石地层中的渗透注浆扩散规律以及注浆参数对注浆效果的影响作用进行了研究分析;(4)利用模型试验和现场原位试验相结合的方式,检验了新型浆液在止水效果各方面的改善作用。通过上述研究,取得以下成果： (1)新型CD-SCA浆液相比较与传统C-S浆液在扩散半径、扩散均匀性、混合率和耐久性等方面都有提高,并且水灰比对其固结时间呈线性影响;新型PC-SCA浆液可以迅速止水,且短期内止水效果较好,其固结时间随着磷酸浓度的增大则是先减小再增大。 (2)粘时变性浆液的渗透系数随着时间的增大而减小,相比较于牛顿流体要在相同时间内达到一定的半径,就需要增加注浆压力,同样,在保持一定的压力下,就需要增加注浆时间。 (3)牛顿流体在卵砾漂石地层中的渗透注浆过程可以分为迅速扩展阶段、减速扩展阶段、稳定阶段三个阶段,浆液渗透率、注浆孔径对浆液的扩散半径和土体孔隙率影响较大,注浆压力只对土体孔隙率产生较大影响。