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砂质地层盾构下穿建筑注浆加固体参数优化

城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 133-140页

作者：黄兴姚超凡周洋马杲宇刘昊何川王士民中国铁路设计集团有限公司天津300308 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 南宁轨道交通集团有限责任公司南宁530029

[目的]注浆加固是降低隧道施工对既有建筑物扰动的常用处置措施,工程中应重点关注注浆加固体的参数设计。合理的注浆加固体参数是保障加固效果、降低工程造价的前提,为此有必要结合工程实际对其进行优化分析。[方法]以南宁轨道交通5号... 详细信息

[目的]注浆加固是降低隧道施工对既有建筑物扰动的常用处置措施,工程中应重点关注注浆加固体的参数设计。合理的注浆加固体参数是保障加固效果、降低工程造价的前提,为此有必要结合工程实际对其进行优化分析。[方法]以南宁轨道交通5号线五一立交站—新秀公园站区间隧道工程为例,根据既有建筑与隧道的位置关系对下穿施工进行分类,采用数值计算对注浆加固体横断面参数进行分类优化,并对加固体受力机理进行分析。在施工现场,根据参数优化结果进行注浆加固,以验证加固体参数优化的有效性。[结果及结论]下穿施工可分为3类:隧道正穿建筑;隧道侧穿I型建筑;隧道侧穿II型建筑。隧道正穿建筑时,加固体宜伸入微扰动区约1 m,加固厚度宜为6 m。隧道侧穿建筑时,加固体近隧道侧宜超出建筑4 m,远隧道侧宜伸入微扰动区4 m,加固厚度宜为6 m。加固体受力机理在隧道正穿建筑时可简化为两端锚固梁,侧穿建筑时可简化为悬臂梁。监测结果表明,优化加固体参数能够有效控制建筑变形。

关键词：地铁隧道盾构下穿建筑注浆加固体

泥质含量对隧道断层破碎带注浆加固体的力学性能影响试验研究

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电力学报 2024年第03期 264-271页

作者：戎密仁庞银萍马骁耿东阳冯超河北地质大学城市地质与工程学院河北省地下人工环境智慧开发与管控技术创新中心石家庄职业技术学院大连交通大学国际教育学院

为研究隧道断层破碎带注浆加固体中泥质含量对其加固效果的影响，根据泥质体积与试件体积占比制备不同泥质含量的试件，通过单轴压缩试验分析其力学性质，利用高速摄像技术记录压缩过程中试件裂纹演化规律，并从裂纹扩展角度探讨泥质体... 详细信息

为研究隧道断层破碎带注浆加固体中泥质含量对其加固效果的影响，根据泥质体积与试件体积占比制备不同泥质含量的试件，通过单轴压缩试验分析其力学性质，利用高速摄像技术记录压缩过程中试件裂纹演化规律，并从裂纹扩展角度探讨泥质体积含量对加固体强度的影响原因。研究表明：（1）加固体的强度并非是泥质含量越少就越高，单轴抗压强度最大值为泥质体积占试件体积1/4时。（2）加固体试件破坏过程可分为2个阶段，(1)无贯穿骨料产生阶段，此时裂纹扩展路径和总长度与抗压强度呈正相关；(2)贯穿裂纹产生阶段，贯穿骨料裂纹总长度与抗压强度呈正相关，与裂纹总长度相关性很小。

关键词：断层破碎带注浆加固体力学性能变化规律泥质含量

泥质含量对隧道断层破碎带注浆加固体力学性能影响试验研究

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电力学报 2024年

作者：戎密仁庞银萍马骁耿东阳冯超河北省地下人工环境智慧开发与管控技术创新中心大连交通大学国际教育学院河北地质大学城市地质与工程学院石家庄职业技术学院

为研究隧道断层破碎带注浆加固中泥质含量对其加固效果的影响，制备不同泥质体积含量的试件，通过单轴压缩试验分析其力学性质，利用高速摄像技术记录压缩过程中试件裂纹演化规律，并从裂纹扩展角度探讨泥质体积含量对加固体强度的影响... 详细信息

为研究隧道断层破碎带注浆加固中泥质含量对其加固效果的影响，制备不同泥质体积含量的试件，通过单轴压缩试验分析其力学性质，利用高速摄像技术记录压缩过程中试件裂纹演化规律，并从裂纹扩展角度探讨泥质体积含量对加固体强度的影响原因。研究表明：（1）加固体的强度并非是泥质体积含量越少而越高，单轴抗压强度最大值为泥质体积含量占试块1/4时。（2）加固体试件破坏过程可分为2个阶段，(1)无贯穿骨料产生阶段，此时裂纹扩展路径和总长度与抗压强度呈正相关；(2)贯穿裂纹产生阶段，贯穿骨料裂纹总长度与抗压强度呈正相关，裂纹总长度相关性很小。

关键词：断层破碎带注浆加固体力学性能变化规律

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注浆加固体蠕变作用下隧道运营稳定性研究

地下空间与工程学报 2023年第S1期19卷 391-398页

作者：段卫党刘衍顺胡文华籍鑫雨张红金江西省交通投资集团有限责任公司南昌330025 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州313000

帷幕注浆广泛应用于隧道工程的灾害防治,而注浆形成的注浆加固体力学性质复杂,其蠕变行为严重影响隧道的长期安全运营。以注浆加固体作为研究对象,首先开展了注浆加固体的单轴试验和蠕变试验,对不同荷载下的蠕变特性曲线进行分析,并对... 详细信息

帷幕注浆广泛应用于隧道工程的灾害防治,而注浆形成的注浆加固体力学性质复杂,其蠕变行为严重影响隧道的长期安全运营。以注浆加固体作为研究对象,首先开展了注浆加固体的单轴试验和蠕变试验,对不同荷载下的蠕变特性曲线进行分析,并对蠕变模型进行辨识。结果表明,相比西原模型,Burgers模型的拟合优度R^(2)均大于0.95,可以更好的描述注浆加固体的蠕变特性。然后,考虑注浆加固体的蠕变作用,采用FLAC3D软件对隧道运营20年内隧道衬砌的变形和安全系数进行计算,并提出了最小安全系数的预测方程。结果表明,随着埋深的增加,衬砌的变形增大,安全系数减小,拱顶和拱底的变形较大,拱脚位置的安全系数最小,应进行加固处理。

关键词：注浆加固体蠕变模型数值模拟运营稳定性

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破碎岩体注浆加固体强度估计

岩土工程学报 2013年第11期35卷 2018-2022页

作者：许宏发耿汉生李朝甫陈伟王晨解放军理工大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 §参某标准化办公室北京100000

在注浆压力和时间满足规范要求时,注浆前岩体强度、注浆后加固体强度、浆液结石体强度是影响注浆加固效果的主要因素。在分析了已有纯水泥浆结石体强度试验的基础上,利用非线性拟合分析,提出了P.O.42.5水泥结石体28 d强度与水灰比之间... 详细信息

在注浆压力和时间满足规范要求时,注浆前岩体强度、注浆后加固体强度、浆液结石体强度是影响注浆加固效果的主要因素。在分析了已有纯水泥浆结石体强度试验的基础上,利用非线性拟合分析,提出了P.O.42.5水泥结石体28 d强度与水灰比之间关系的经验公式。对已有岩体注浆前后强度试验值进行了无量纲分析,建立了量纲为1的参量——强度增长率和原岩体与浆液结石强度比,进而通过非线性拟合分析,提出了破碎岩体注浆加固体强度增长率的经验公式。根据莫尔库仑强度理论,推导出岩体注浆前后剪切强度参数增长率的计算公式。在现场进行了破碎岩体注浆试验,结果表明,强度增长率试验值与经验公式计算值基本吻合,满足岩体工程注浆设计的需要。

关键词：破碎岩体注浆加固体强度估计水泥结石体

考虑空间变异性的隧道砂层注浆加固体稳定性分析

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隧道建设（中英文） 2023年第6期43卷 968-979页

作者：张小英翁贤杰杨旆黄长鑫樊文胜张连震江西省交通投资集团有限责任公司江西南昌330000 江西交通咨询有限公司江西南昌330006 山东大学土建与水利学院山东济南250061 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

为研究水泥浆液析水效应导致的砂层注浆加固体空间变异性问题,开展注浆加固体空间变异性试验研究,提出砂层注浆加固体性能衰减率的概念及衰减率的空间分布简化公式。在此基础上,进行隧道穿越砂层注浆加固体有限元数值模拟,以隧道拱顶沉... 详细信息

为研究水泥浆液析水效应导致的砂层注浆加固体空间变异性问题,开展注浆加固体空间变异性试验研究,提出砂层注浆加固体性能衰减率的概念及衰减率的空间分布简化公式。在此基础上,进行隧道穿越砂层注浆加固体有限元数值模拟,以隧道拱顶沉降与隧道涌水量作为评价隧道稳定性的指标,研究考虑砂层注浆加固体空间变异性的必要性和加固圈厚度、水泥浆液水灰比(W/C)对隧道稳定性的影响。研究结果表明:1)水灰比对渗透注浆加固效果的空间分布有明显影响,W/C≥1.2时,砂层渗透注浆加固体性能存在显著的空间非均匀性,注浆加固体底部区域的抗压强度及变形模量明显高于上部区域,注浆加固体性能与位置高度呈负相关关系;W/C≤1.0时,析水效应对注浆加固体性能的影响可忽略。2)当W/C≥1.2时,数值计算模型中考虑砂层注浆加固体空间变异性所得的拱顶沉降量、隧道涌水量明显大于不考虑时所得的拱顶沉降量、隧道涌水量,因此考虑砂层注浆加固体空间变异性非常必要。3)隧道拱顶沉降量、延米涌水量随注浆加固圈厚度的变化呈非线性特征,加固圈厚度过大时,上述2个指标随注浆加固圈厚度增加而减小的速率明显降低,不利于隧道注浆经济性。4)浆液水灰比的增加不利于隧道拱顶沉降量与隧道涌水量的控制,工程在可渗透的前提下,砂层注浆应该尽量选用低水灰比的水泥浆液。

关键词：隧道工程砂层注浆加固体水灰比渗透注浆水泥浆液空间变异性

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注浆加固体力学特性试验与数值模拟研究

注浆加固体力学特性试验与数值模拟研究

作者：马紫阳山东科技大学

学位级别：硕士

注浆是一种广泛应用于隧道、岩巷等地下硐室的支护方式。在对裂隙岩体进行注浆之后,岩体中原始空隙被浆液填充。浆液不断凝结固化,并逐渐承担岩体之间的作用力,岩体内应力状态重新分布且岩体间粘结力不断增强,稳定性得到提高。然而,目... 详细信息

注浆是一种广泛应用于隧道、岩巷等地下硐室的支护方式。在对裂隙岩体进行注浆之后,岩体中原始空隙被浆液填充。浆液不断凝结固化,并逐渐承担岩体之间的作用力,岩体内应力状态重新分布且岩体间粘结力不断增强,稳定性得到提高。然而,目前关于注浆加固体力学性质的影响因素研究还不充分。本文采用室内试验、理论分析、数值模拟等方式,研究了注浆量、浆液凝固时间、围压、凝固体分布形态等因素对注浆加固体力学性质的影响,主要工作如下:首先,在自制类岩石试件中布置若干钻孔并灌注水泥浆,以不同填充度、不同孔数模拟不同注浆量,研究单轴压缩试验中注浆加固体,在不同注浆量、不同凝固时间以及母岩在不同破坏程度下注浆时力学参数提升程度,观察比较不同方案下试件破坏形式。其次,将注浆加固体视为母岩、钻孔注浆凝固体与钻孔内空气三者组成的复合材料,考虑注浆凝固体凝固时间修正了几种复合材料混合率计算公式,并比较公式计算结果与试验结果,发现修正后的Voigt模型误差最小,可用于预测注浆加固体力学参数。再次,在颗粒流软件中通过试错法得到与室内单轴压缩试验结果接近的模型参数,用该参数建模完成了以下研究:(1)钻孔注浆凝固体直径和数目对注浆加固体力学性能和破坏形式的影响;(2)侧向压力对注浆加固体力学性能和破坏形式的影响;(3)注浆凝固体在母岩中的分布形式对注浆加固体力学性能的影响。通过监测单轴、双轴压缩下试件起裂时机差异、裂纹数随加载变化规律,描述了不同方案下注浆加固体的破坏机理。最后,将室内试验得到的各注浆量下注浆加固体的全应力-应变曲线简化为4线段型应变软化模型,然后根据全量理论推广为岩体在复杂应力状态下等效应力与等效应变之间的关系式,得到不同注浆量下注浆加固体的应变软化规律;以上海庙矿车场巷道为背景在FLAC3D中建立黏弹塑性蠕变模型,根据开挖后不同天数时的围岩体积应变分布,确定围岩不同区域可注浆量,进而采用相应的应变软化规律,模拟不同时机注浆时围岩蠕变规律,确定最佳注浆时机。

关键词：注浆加固体力学性质影响因素室内试验数值模拟

圆梁山隧道穿越粉细砂层注浆加固体的减震爆破技术

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铁道建筑 2004年第9期44卷 22-24页

作者：刘国良李治国方俊波金强国中铁隧道集团股份有限公司科研所河南洛阳471009 中铁隧道集团股份有限公司河南新乡463000

圆梁山隧道PDK35 4+ 4 30～PDK35 4+ 4 90段属粉细沙充填型溶洞 ,开挖困难 ,施工中在采用注浆法对围岩进行加固和堵水后 ,进行爆破施工。文章介绍溶洞内加固体的减震爆破施工技术。

关键词：圆梁山隧道地质条件注浆加固体减震爆破粉细砂溶洞

干湿循环作用下注浆加固体蠕变特性及隧道运营稳定性研究

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干湿循环作用下注浆加固体蠕变特性及隧道运营稳定性研究

作者：尹占超山东大学

学位级别：硕士

随着众多岩土工程的发展,水岩耦合作用目前成为岩土工程的重要研究领域。岩石等材料在浸水的作用下会出现膨胀、软化以及崩解等劣化现象,而在饱水的岩土体失水干燥时会出现收缩开裂,饱水失水的过程均是导致岩土工程病害的重要因素。例... 详细信息

随着众多岩土工程的发展,水岩耦合作用目前成为岩土工程的重要研究领域。岩石等材料在浸水的作用下会出现膨胀、软化以及崩解等劣化现象,而在饱水的岩土体失水干燥时会出现收缩开裂,饱水失水的过程均是导致岩土工程病害的重要因素。例如水位涨落的库岸边坡,存在季节性降雨的隧道等工程,饱水失水过程,即干湿循环作用会对材料造成损伤,引起劣化作用。当然干湿循环引起的损伤作用并不会引起突发性的灾害,而是经过长时间的力学作用产生的结果。蠕变指的是在所受应力不变时,应变随时间增长而增加的现象,在隧道等与岩体相关的长时间服役的工程中,蠕变引起的时效性变形不可忽略,如边坡失稳、巷道塌方、隧道衬砌变形开裂等均是由于岩石蠕变引起的大变形导致的,岩石的蠕变效应对于工程稳定性有着控制作用。此次研究的对象并不是岩体,而是经注浆工程形成的注浆加固体。注浆工程作为目前主流的治理地下工程灾病害的手段,形成的加固体具有隔水加固等主要作用。注浆加固体作为被注介质与浆液的结合体,其力学性质复杂,特别对于加固体长期荷载作用下的蠕变特性研究,是保证工程运营长期稳定性的关键。本文的研究主题主要为干湿循环作用下注浆加固体的蠕变行为,通过多种研究手段结合,主要研究内容如下:（1）开展了不同被注介质、不同注浆压力以及不同干湿循环次数下注浆加固体的力学性能试验。根据单轴试验结果,进行了分级加载的单轴压缩蠕变试验,分析了注浆加固体的蠕变特性,以及干湿循环作用对于加固体力学性能的损伤作用。（2）通过在Burgers模型的基础上串联一个非线性的黏塑性体,以表征在进入加速蠕变阶段后应变非线性增长的变化特征,基于损伤力学的原理,推导了蠕变模型中蠕变参数的损伤模量,提出了描述加固体蠕变行为的“考虑干湿循环次数n损伤下的非线性黏弹塑性蠕变模型”。（3）建立了前述提出的蠕变模型在三维状态下的蠕变方程,推导了二次开发所需要的应力增量在三维状态下的中心差分格式。基于FLAC3D软件,采用VS2010开发平台,编译生成了 modeluserGRNB蠕变模型动态链接文件,实现了自定义蠕变模型在软件中的程序化。（4）根据依托工程——江西省南石壁隧道,选取了典型的注浆加固圈断面,建立计算模型,并对注浆完成后进行了为期20年的蠕变计算,考虑每计算一年为进行一次干湿循环,分析了计算过程中隧道洞周特征点位移的变化规律。通过fish语言编制了计算隧道衬砌安全系数的命令程序,计算得到了在20年计算中衬砌安全系数的变化。

关键词：注浆加固体干湿循环损伤蠕变模型二次开发