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破碎软岩注浆结石体的动力冲击试验及动态损伤模型辨识

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振动与冲击 2017年第10期36卷 63-68,75页

作者：黄明唐克詹金武邓涛福州大学土木工程学院福州350108 西华大学绿色建筑与节能重点实验室成都610039

岩体注浆结石后的动力特性直接影响到岩体加固工程的动力稳定性,目前对破碎软岩注浆结石体的动力特性并不明确,因此开展结石体动力特性的定性与定量研究具有较大意义。选取典型的软岩碎块,假定注浆裂隙的均匀性并忽略浆液扩散的随机性,... 详细信息

岩体注浆结石后的动力特性直接影响到岩体加固工程的动力稳定性,目前对破碎软岩注浆结石体的动力特性并不明确,因此开展结石体动力特性的定性与定量研究具有较大意义。选取典型的软岩碎块,假定注浆裂隙的均匀性并忽略浆液扩散的随机性,通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样,借助SHPB装置进行了动态冲击压缩试验。研究结果表明,注浆结石体的破坏大部分发生在浆-岩胶结面,细观上表现出显著的脆性损伤开裂特征,宏观全应力-应变曲线初始阶段无显著的压密过程,较小应变时便达到峰值强度,但峰值强度后阶段表现出显著的应变软化特征,破坏后阶段存在一定的残余强度;软岩碎块与水泥的质量比对结石体的动力特性具有显著影响,成分最优配比条件下结石体的峰值强度可达到极大值;相同材料含量比条件下含水率越高其动峰值强度及弹性模量普遍越小,表明含水率对结石体动力特性具有显著影响。此外,基于连续损伤及统计强度理论,辨识得到了软岩注浆结石体的动态损伤力学模型及其参数,对比表明理论计算结果与实测曲线具有较好的一致性。研究成果可为开展破碎软岩注浆体的特性研究提供借鉴与参考。

关键词：注浆结石体动力特性含水率损伤模型

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桩侧注浆结石体定量表征物理模拟试验

科学技术与工程 2021年第6期21卷 2427-2432页

作者：林泽耿侯振坤张树文黎剑华徐晓斌李祥新王晓伟广州建设工程质量安全检测中心有限公司广州510440 广州市建筑科学研究院有限公司广州510440 南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421001 广州铁路职业技术学院广州510430

自主研发了1套随钻跟管桩桩侧注浆物理模型试验系统,定量表征了桩侧形成的注浆结石体。得到如下结论:浆液的厚度表现出下部厚上部薄、远离出浆口位置变薄靠近注浆口位置变厚的变化规律,这与浆液的黏滞性及浆液自重造成的压力损失密切相... 详细信息

自主研发了1套随钻跟管桩桩侧注浆物理模型试验系统,定量表征了桩侧形成的注浆结石体。得到如下结论:浆液的厚度表现出下部厚上部薄、远离出浆口位置变薄靠近注浆口位置变厚的变化规律,这与浆液的黏滞性及浆液自重造成的压力损失密切相关;以出浆口所在轴线为对称轴,两侧浆液的厚度并不是严格的对称关系,右侧浆液的厚度大于左侧浆液的厚度,这与浆液和土体的非均质性有关;单孔静压注浆时,如果未设置排气孔,则在出浆口对面的一侧空气容易被浆液密封从而导致出浆口对面一侧注浆效果较差,这充分说明了随钻跟管桩桩侧布置出气管的重要性;随着距离出浆口的水平距离越来越远,浆液的厚度也越来越小,且高程越大浆液厚度下降的速度越大;如果模型桩的直径足够大,1个注浆口就很难满足注浆的要求。

关键词：随钻跟管桩注浆结石体定量表征物理模拟试验

隧道爆破开挖振动影响下注浆结石体动力特性研究

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隧道爆破开挖振动影响下注浆结石体动力特性研究

作者：代四龙东华理工大学

学位级别：硕士

注浆工法作为软弱围岩隧道开挖的主要加固手段之一,注浆结石体的动力特性将直接影响到隧道工程安全快速掘进。因此,开展注浆结石体动力特性的定性和定量研究具有重要意义。通过现场取样方式取样,以爆破振动前后的注浆结石体为研究对象,... 详细信息

注浆工法作为软弱围岩隧道开挖的主要加固手段之一,注浆结石体的动力特性将直接影响到隧道工程安全快速掘进。因此,开展注浆结石体动力特性的定性和定量研究具有重要意义。通过现场取样方式取样,以爆破振动前后的注浆结石体为研究对象,采用室内静动力学试验、现场监测、数值模拟相结合的手段,开展静态压缩试验和SHPB单次动态抗冲击试验,并通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件开展SHPB循环抗冲击试验数值模拟,综合分析了注浆结石体在爆破开挖动力扰动下的变形特征和破坏机理。具体研究内容如下:(1)爆破振动影响下注浆结石体的静力力学性能研究基于静力压缩试验,发现:(1)在静载作用下,未注浆原岩岩样爆破振动前后的整体强度下降幅度约40%,相近岩-浆成分占比的注浆结石体振动前后整体强度下降幅度在40%左右,且随着浆液成分减小,注浆结石体峰值应力下降幅度呈现减缓趋势。(2)随着岩块成分增加,注浆结石体的整体强度逐步提升。岩-浆成分占比由1:1.33增至1:0.42,强度提升了19.79 MPa,提升比率约为66.7%;(3)通过注浆加固,裂隙岩体的变形特征由脆性向延性转换。(2)单次动力冲击注浆结石体动态力学性能研究基于SHPB单次冲击试验,发现:(1)爆破振动影响下,注浆结石体在相同岩浆比例下整体强度有明显降低,下降幅值在48MPa左右,下降幅度均在40%左右;(2)爆破振动前注浆结石体试件平均粒径与浆体成分占比呈线性关系,而爆破振动影响后试件无法进行拟合分析,说明:在现场爆破开挖振动影响作用下,注浆结石体的变形特征发生明显改变。(3)岩-浆成分占比对注浆结石体动力特性有较大的影响,浆体成分占比越小,注浆结石体强度越高。表明在本工程背景下,注浆对V级围岩主要起到胶结和强度补充作用,加强围岩整体稳定性。(3)循环动力冲击下注浆结石体动态力学性能研究基于SHPB三次循环冲击试验数值模拟,发现:(1)爆破振动作用降低了注浆结石体结构面的紧密性,导致承载力降低。爆破冲击作用前,三次冲击峰值应力下降幅度逐次递增,下降幅度分别为7.7%、54.3%;爆破冲击作用后,三次冲击峰值应力下降幅度逐次递减,下降幅度分别为42.9%、39.5%。(2)爆破冲击作用前后,注浆结石体抵抗变形能力提升比率分别为39%、49%,且随着冲击次数的增加,注浆结石体抵抗变形能力有短暂提升。在注浆结石体试件应力损伤不断积累的过程中,承载力逐渐降低,直至发生破坏。

关键词：注浆结石体 SHPB试验动态力学性能数值模拟软岩隧道

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裂隙岩体注浆结石体的变形与渗透特性研究

裂隙岩体注浆结石体的变形与渗透特性研究

作者：商海星武汉轻工大学

学位级别：硕士

注浆技术是一项实用性强、应用范围广的工程技术,尤其在裂隙岩体加固工程中应用更广,是改善岩土体结构性能,提高岩土体自身承载能力的有效途径之一。裂隙岩体强度和变形特性受裂隙几何特征及应力条件的影响,其失稳破坏也大都是由岩体内... 详细信息

注浆技术是一项实用性强、应用范围广的工程技术,尤其在裂隙岩体加固工程中应用更广,是改善岩土体结构性能,提高岩土体自身承载能力的有效途径之一。裂隙岩体强度和变形特性受裂隙几何特征及应力条件的影响,其失稳破坏也大都是由岩体内部裂隙面的扩展、汇合贯通引起的。裂隙渗透压加剧了岩体裂隙的起裂、扩展,贯通,导致裂隙岩体逐渐失稳破坏。本文以混凝土试件作为类岩石材料模拟脆性岩石,采用水泥—水玻璃双浆液为注浆材料,通过剪切试验和渗透试验,系统地研究了在不同质量比的水泥—水玻璃注浆材料下不同注浆孔隙对裂隙试件峰值强度、渗透特性的影响,主要研究结论如下:(1)对水泥—水玻璃质量比为1.1:1、1.2:1、1.3:1,水泥膨胀剂掺入量为0.3%、0.5%、0.8%的注浆浆液,进行水泥—水玻璃注浆浆液材性试验,包括立方体抗剪强度试验、立方体抗压强度试验、收缩裂缝试验、电镜扫描试验。结果显示,最优注浆浆液组合为水泥—水玻璃质量比1.3:1、水泥膨胀剂掺入量0.5%注浆浆液。(2)开展了裂隙岩体注浆结石体的力学特性研究,结合不同注浆孔隙特征,对裂隙岩体的力学性能和注浆材料增强裂隙岩体强度机理进行了理论研究。针对裂隙岩体注浆结石体,通过剪切试验,研究了不同注浆孔隙对注浆结石体试件峰值强度的影响。通过极差分析表,推测注浆结石体试件剪切强度指标黏聚力c对不同注浆孔隙特征的敏感程度可作如下排列:注浆孔洞直径>注浆孔洞数量。从试件破坏形态来看,剪切试验条件下试件多为脆性剪切破坏,其剪切破坏面呈45度角。(3)开展了裂隙岩体注浆结石体的渗透特性研究,分析不同注浆孔隙特征对裂隙岩体渗透特性的影响。针对裂隙岩体注浆结石体,通过大量渗透试验,研究了不同注浆孔隙对注浆结石体试件抗渗性能的影响。抗渗试验下,注浆结石体试件最大渗水压力随注浆孔隙率的增大而下降。通过极差分析表,推测注浆结石体试件最大渗水压力对不同注浆孔隙特征的敏感程度可作如下排列:注浆孔洞直径>注浆孔洞数量。(4)借助ABAQUS数值模拟软件,分析了注浆结石体试件应力应变情况和渗流情况。(5)水泥—水玻璃注浆浆液注浆效果很明显,对裂隙岩体的力学性能和渗透性能有较大的提升。通过数值模拟实验可以得出,裂隙岩体注浆结石体非裂隙区域应力比裂隙岩体减小了58.8%;裂隙岩体注浆结石体应变比裂隙岩体应变在裂隙区域减小85.5%,在非裂缝区域应变值减小46.9%;裂隙岩体注浆结石体渗流速度比裂隙岩体渗流速度在裂隙区域下降了两个量级。

关键词：注浆材料裂隙岩体注浆结石体剪切性能抗渗

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注浆结石体渗透变形特性测试仪研制

中国科技成果 2019年第11期20卷 36-37,40页

作者：梁经纬湖南省水利水电科学研究院湖南长沙410007

渗透变形特性是岩土工程中的重要参数之一,对工程防渗结构尤为重要。该文拟进行注浆结石体渗透变形测试装置研究与制作,并通过一系列室内试验,进行功能验证,提出渗透变形特性快速测试方法,功能验证结果表明,该装置所提供的注浆结石体围... 详细信息

渗透变形特性是岩土工程中的重要参数之一,对工程防渗结构尤为重要。该文拟进行注浆结石体渗透变形测试装置研究与制作,并通过一系列室内试验,进行功能验证,提出渗透变形特性快速测试方法,功能验证结果表明,该装置所提供的注浆结石体围压系统密闭性好,能够很好的解决注浆结石体与注浆结石体模拟腔的接触渗漏问题,通过实验可测得粘土水泥膏浆的抗渗强度达到了1.2MPa,能快速获取注浆结石体抗渗透变形能力,从而准确地掌握注浆结石体渗透变形特性,为科学评价防渗注浆工程质量提供依据。

关键词：注浆结石体渗透变形测试装置功能验证

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泥质页岩注浆结石体的蠕变特性试验研究

有色金属（矿山部分） 2016年第1期68卷 52-56页

作者：张乃烊黄明郑斌王少杰刘秋江苏燕福州大学土木工程学院福州350108 华东勘测设计研究有限公司福州350108 福建省交通规划设计院福州350004

在分析已有软岩蠕变机制成果的基础上,为了研究软岩注浆结石体的蠕变特性,分析了不同荷载水平以及不同含水条件对泥质页岩注浆结石体蠕变特性的影响。试验结果表明:1)在相同含水率状态下,蠕变变形随着荷载水平的增加而增大;软岩注浆结... 详细信息

在分析已有软岩蠕变机制成果的基础上,为了研究软岩注浆结石体的蠕变特性,分析了不同荷载水平以及不同含水条件对泥质页岩注浆结石体蠕变特性的影响。试验结果表明:1)在相同含水率状态下,蠕变变形随着荷载水平的增加而增大;软岩注浆结石体不同蠕变特性曲线间的转换存在一个荷载阈值,当荷载小于该阈值时,蠕变为稳定蠕变,大于该阈值时试样进入加速蠕变且短时间内直接破坏。2)在相同荷载水平下,随着含水率的增加,蠕变变形逐渐增大且变形增长速率较快。低应力等级下含水率对注浆结石体的蠕变特性影响较大,而高应力下的影响相对较小。3)Burgers模型可以较好地描述注浆结石体的蠕变特性。

关键词：泥质页岩蠕变试验注浆结石体 Burgers模型

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松散破碎岩土体注浆结石体效果参数预测模型

价值工程 2021年第9期40卷 124-126页

作者：米亚鹏杨志全中铁七局集团第三工程有限公司西安710000 昆明理工大学公共安全与应急管理学院昆明650093 云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验昆明650093

注浆技术可用来加固松散破碎岩土体,以提高其工程承载能力。在目前相关研究成果的基础上,依据数值分析方法探讨了松散破碎岩土体注浆结石体超声波波速、弹性模量2个效果参数预测模型,同时利用注浆试验进行了验证。研究结果表明:由这些... 详细信息

注浆技术可用来加固松散破碎岩土体,以提高其工程承载能力。在目前相关研究成果的基础上,依据数值分析方法探讨了松散破碎岩土体注浆结石体超声波波速、弹性模量2个效果参数预测模型,同时利用注浆试验进行了验证。研究结果表明:由这些模型分别计算得到的超声波波速、弹性模量预测值均大于实测值,但二者均相差不大且其相对误差均小于10%。因此,本文构建的松散破碎岩土体注浆结石体超声波波速、弹性模量2个效果参数预测模型能用来分别预测采用注浆加固松散破碎岩土体的超声波波速、弹性模量等效果参数指标。

关键词：松散破碎岩土体注浆结石体超声波波速弹性模量预测模型

不同因素对渗透型高聚物注浆结石体抗渗性能的影响研究

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不同因素对渗透型高聚物注浆结石体抗渗性能的影响研究

中国公路学会养护与管理分会第十三届学术年会

作者：朱磊杨鹏宇李东彪姜育科

为研究不同因素对渗透型高聚物注浆结石体抗渗性能的影响,本文通过开展室内试验和理论模型验证,分别从注浆压力、粉细砂特性（孔隙率、含水率）、养护天数等方面分析了渗透型高聚物注浆结石体的抗渗性能。结果表明:影响注浆结石体抗渗... 详细信息

为研究不同因素对渗透型高聚物注浆结石体抗渗性能的影响,本文通过开展室内试验和理论模型验证,分别从注浆压力、粉细砂特性（孔隙率、含水率）、养护天数等方面分析了渗透型高聚物注浆结石体的抗渗性能。结果表明:影响注浆结石体抗渗性能的顺序为注浆压力>粉细砂含水率>粉细砂孔隙率>养护天数,结石体渗透系数随注浆压力和养护天数的增加呈减小趋势,随粉细砂含水率及孔隙率的增加呈增大趋势;注浆结石体渗透系数与影响因素的残差服从正态分布;注浆结石体渗透系数数量级在10～10cm/s之间,使原粉细砂层渗透系数提高约3～4个数量级,能满足砂层的抗渗性能。

关键词：渗透型高聚物抗渗性能注浆结石体影响因素注浆压力

来源： cnki会议评论

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微纳碳纤维增强注浆结石体力学性能试验研究

微纳碳纤维增强注浆结石体力学性能试验研究

作者：孙家鑫河南理工大学

学位级别：硕士

随着城市地下空间快速开发,地下工程建设所面临的岩土体稳定性等问题也愈加复杂。砂层是一种常见的、自稳能力差和危害巨大的不良地质,溃砂、塌方和地表塌陷等灾害频发。注浆加固技术因其造价低,能够有效增强砂层整体力学性能及抗渗漏性... 详细信息

随着城市地下空间快速开发,地下工程建设所面临的岩土体稳定性等问题也愈加复杂。砂层是一种常见的、自稳能力差和危害巨大的不良地质,溃砂、塌方和地表塌陷等灾害频发。注浆加固技术因其造价低,能够有效增强砂层整体力学性能及抗渗漏性能,在砂层段治理中应用广泛。注浆加固后,结石体的力学性能对加固效果尤为重要。针对砂层中存在大量细微裂隙的工况,选取级配砂砾作为被注材料,以注浆结石体(Grouting consolidation body,GCB)为研究对象,开展了单轴压缩荷载下CT原位扫描、SHPB冲击、SEM扫描和三维细观数值模拟试验,借助三维重构技术、Python编程计算和LS-DYNA软件对注浆体在静、动荷载下的失效过程、裂隙特征参数及碳纤维(CF)作用机理等进行了研究。研究内容及结论如下:(1)通过图像重构技术实现GCB内部裂隙结构空间可视化。单轴压缩荷载下,GCB内部裂隙体积呈现上升-下降-上升的趋势,裂隙数目先增大后减小。按试块内部裂隙演化过程可将破坏分为:初始缺陷扩张阶段、压密阶段、裂隙加速扩展阶段和裂隙贯通阶段,同一阶段同层切片的损伤变量与分形维数呈现一定的正相关性,与其裂隙体积演化趋势相似。(2)随着应变率的增加,动态压缩下1%CF对GCB的增强效果增大,GCB破碎的碎块数目增加,碎块尺度降低;动态拉伸时,1%CF对GCB的增强效果随着应变率的提高而减小,GCB动态拉伸破坏时裂纹均从试块中心萌生,沿加载方向向试块两端扩展,端部的楔形损伤区主要在第一个脉冲波结束后扩展。(3)基于AVZIO对GCB的重构结果,建立了试块内部砂砾、碎石随机分布的三维细观数值模型,模拟结果与试验较一致。动态压缩、拉伸下GCB的能量耗散率呈现应变率无关性,分别在40%、12%左右波动,水泥浆耗散能占总耗散能的85%以上,1%CF-GCB的能量耗散率均略高于0CF-GCB。(4)通过SEM图像得出,1%CF-GCB基体中碳纤维的失效模式主要为脱粘滑移破坏,碳纤维能够通过从基体中拔出或断裂来吸收能量,从而提高整体的力学性能,碳纤维的存在能够改变微裂纹扩展路径,并提高基体的韧性。基于MATLAB创建了碳纤维随机分布的数值模型,GCB基体中不同位置、角度的碳纤维承受的轴向应力差距较大,随着碳纤维与冲击方向夹角的增大,碳纤维的承载方式由受压为主逐渐变为受拉为主。全文共计图70幅,表12个,参考文献105篇。

关键词：注浆结石体三维重构 CT扫描裂隙演化 SHPB LS-DYNA