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速凝浆液抗分散性质与凝胶性能试验研究

岩石力学与工程学报 2015年第5期34卷 960-967页

作者：袁敬强陈卫忠谭贤君郑朋强于建新中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为了科学评价注浆浆液的抗分散性质与凝胶性能,设计速凝浆液抗分散性质试验装置,能够模拟浆液在未凝胶之前即受到动水冲刷的关键过程。利用该装置开展水泥水玻璃浆液与改性聚氨酯浆液的抗分散性质试验,并定义浆液留存率指标,对速凝浆液... 详细信息

为了科学评价注浆浆液的抗分散性质与凝胶性能,设计速凝浆液抗分散性质试验装置,能够模拟浆液在未凝胶之前即受到动水冲刷的关键过程。利用该装置开展水泥水玻璃浆液与改性聚氨酯浆液的抗分散性质试验,并定义浆液留存率指标,对速凝浆液在动水条件下的抗分散性质进行定量评价。试验表明:水泥水玻璃浆液在较小动水流速条件下抗分散性能较好,随着动水流速的增大,浆液留存率迅速减小,其抗分散性质还受到水灰比、水泥浆与水玻璃体积比等因素的影响;改性聚氨酯浆液在较大动水流速条件下仍具有较高的浆液留存率,较水泥水玻璃浆液具有更为优良的抗分散性质和凝胶性能。根据速凝浆液抗分散性质与凝胶性能的试验分析结果,提出突水灾害治理注浆浆液的选择原则与综合治理措施。

关键词：地下工程突水治理速凝浆液抗分散性质凝胶性能浆液留存率

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速凝浆液裂隙动水注浆扩散规律模拟试验

土木工程学报 2017年第1期50卷 82-90页

作者：刘人太张连震张庆松孙子正郑卓王洪波张世杰山东大学山东济南250061

针对地下工程动水注浆中常用的两种速凝浆液,水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)与高聚物改性水泥浆液(GT-1浆液),开展动水条件下的裂隙注浆模拟试验,研究速凝浆液的注浆扩散规律,包括浆液扩散形态、注浆压力场分布、浆液留存率及动水流量变化规... 详细信息

针对地下工程动水注浆中常用的两种速凝浆液,水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)与高聚物改性水泥浆液(GT-1浆液),开展动水条件下的裂隙注浆模拟试验,研究速凝浆液的注浆扩散规律,包括浆液扩散形态、注浆压力场分布、浆液留存率及动水流量变化规律,对比分析了C-S浆液与GT-1浆液对动水注浆的适用性。研究结果表明:动水环境对速凝浆液裂隙注浆扩散过程影响显著,顺水扩散与逆水扩散存在明显差异,注浆扩散前期浆液扩散形态为"非对称椭圆",逆水方向的半椭圆长轴长度小于顺水方向的半椭圆长轴长度,注浆扩散后期浆液从出流边界流出,浆液扩散形态为"U"形;动水流速较低时,C-S浆液与GT-1浆液均可以保持较高的浆液留存率,但是随着动水流速增加,浆液留存率显著降低;注浆压力由注浆孔向周围非线性衰减,且注浆影响压力场的范围有限;GT-1浆液相比C-S浆液具有明显的优越性,主要体现在浆液扩散范围、动水抗分散能力、堵水效率、可注性等方面。

关键词：裂隙注浆动水注浆速凝浆液模拟试验扩散规律注浆适用性

速凝浆液裂隙动水注浆扩散数值模拟与试验验证

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岩石力学与工程学报 2017年第A1期36卷 3297-3306页

作者：刘人太张连震张庆松杨磊李志鹏孙子正张世杰朱光轩山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

针对动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥–水玻璃浆液与高聚物改性水泥浆液,考虑浆液黏度时变特性,应用有限元计算软件COMSOL Multiphysics建立动水条件下裂隙注浆扩散的数值模型,研究动水条件下裂隙注浆扩散规律并分析不同黏度时变特性... 详细信息

针对动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥–水玻璃浆液与高聚物改性水泥浆液,考虑浆液黏度时变特性,应用有限元计算软件COMSOL Multiphysics建立动水条件下裂隙注浆扩散的数值模型,研究动水条件下裂隙注浆扩散规律并分析不同黏度时变特性、初始动水流速与注浆速率对注浆扩散过程的影响,并将数值模拟结果与模型试验进行对比,验证数值模拟方法的有效性。研究结果表明:浆液扩散形态在逆水方向和顺水方向表现出明显的差异性;进水边界处的压力逐渐趋近于远端的地下水压强,注浆初期在裂隙边界附近及绕流区内流速较高,注浆后期整个裂隙内的流速变化幅度不大;在试验条件下,初始动水流速与注浆速率的提高均会导致裂隙内压力及流速的增加,注浆速率对裂隙内压力分布的影响比初始动水流速显著;C-S浆液与GT–1浆液扩散规律类似,但由于两者黏度时变性的差异导致两者扩散规律稍有差别。

关键词：土力学裂隙注浆动水注浆速凝浆液数值模拟扩散规律

考虑浆液黏度时空变化的速凝浆液渗透注浆扩散机制研究

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岩土力学 2017年第2期38卷 443-452页

作者：张连震张庆松刘人太李术才王洪波李卫张世杰朱光轩山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

速凝类浆液的黏度时变性及双液注浆方式导致浆液黏度空间分布不均匀,在渗透注浆理论模型中应当考虑浆液黏度空间分布不均匀性的影响。基于黏度时变性宾汉流体本构模型,引入了描述渗流过程的均匀毛管组模型,建立了恒定注浆速率条件下考... 详细信息

速凝类浆液的黏度时变性及双液注浆方式导致浆液黏度空间分布不均匀,在渗透注浆理论模型中应当考虑浆液黏度空间分布不均匀性的影响。基于黏度时变性宾汉流体本构模型,引入了描述渗流过程的均匀毛管组模型,建立了恒定注浆速率条件下考虑浆液黏度时空变化的一维渗透注浆扩散模型。设计了一维可视化渗透注浆扩散模拟试验系统,获得了不同介质渗透率及不同注浆速率条件下水泥-水玻璃浆液(C-S)注浆压力随时间变化规律。研究结果表明:考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的1.2~1.4倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.9~1.1倍,计算值与试验值的误差在可接受范围内,所创建的理论模型可较好地描述速凝浆液一维渗透注浆扩散过程。不考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的3.5~4.1倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.5~0.7倍,显著高估了注浆压力、低估了浆液扩散范围。因此,在注浆设计中应充分考虑速凝浆液黏度空间分布不均匀性。

关键词：渗透注浆速凝浆液黏度时变性黏度空间分布不均匀模拟试验

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地下工程动水注浆速凝浆液黏度时变特性研究

岩石力学与工程学报 2013年第1期32卷 1-7页

作者：李术才韩伟伟张庆松刘人太翁贤杰山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

注浆法是地下水害治理的主要方法,而浆液的黏度时变特性是注浆治理的关键因素,因此浆液黏度时变特性研究十分必要。针对地下工程动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥-水玻璃浆液和高聚物改性水泥浆液,开展室内试验并对试验数据进行拟合分... 详细信息

注浆法是地下水害治理的主要方法,而浆液的黏度时变特性是注浆治理的关键因素,因此浆液黏度时变特性研究十分必要。针对地下工程动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥-水玻璃浆液和高聚物改性水泥浆液,开展室内试验并对试验数据进行拟合分析。采用振动式黏度计测试其黏度时变性和反应温度变化,分析2种材料在不同水灰比和不同混合体积比下的黏度和温度时变特性,根据黏度时变特性将浆液反应过程划分为3个阶段,并分析不同阶段的黏度特性,对数据进行分析得到不同水泥浆水灰比和不同浆液混合体积比下的黏度时变方程,在此基础上得出速凝注浆材料的适用性。

关键词：地下工程注浆工程速凝浆液水泥-水玻璃浆液高聚物改性浆液黏度时变性

大直径泥水盾构复合地层速凝浆液的同步注入技术

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北京交通大学学报 2011年第3期35卷 33-38页

作者：洪开荣杜闯东任成国北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁隧道集团有限公司河南洛阳471009

在大直径泥水盾构施工中,由于大断面隧道所承受的浮力大和泥水对浆液的稀释及通过富水复合地层等不利条件,同步注浆效果大受影响.本文结合正在施工的盾构隧道施工情况进行研究分析,通过对盾构原有注浆设备和管路优化改造,由传统的同步... 详细信息

在大直径泥水盾构施工中,由于大断面隧道所承受的浮力大和泥水对浆液的稀释及通过富水复合地层等不利条件,同步注浆效果大受影响.本文结合正在施工的盾构隧道施工情况进行研究分析,通过对盾构原有注浆设备和管路优化改造,由传统的同步注入单液水泥砂浆改造为同步注入复合浆液,达到了同步注入速凝浆液的目的,并通过在施工中加强过程控制和采取辅助措施,解决了因同步注浆效果差造成的管片上浮及开裂等技术难题,取得了很好的效果.

关键词：泥水盾构大直径复合地层速凝浆液同步注浆管片上浮

基于速凝浆液流-固相变特性的裂隙岩体注浆机理研究

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基于速凝浆液流-固相变特性的裂隙岩体注浆机理研究

作者：楚云添中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着我国陆上交通的不断发展,路桥隧道的建设重心逐渐向西南偏远山区与东部沿海地区转移,隧道建设工程中不良地质灾害的控制已经成为重要研究课题。岩体裂隙作为地下工程中的典型不良地质,当连接地下水道或地表水体时,隧道开挖极容易引... 详细信息

随着我国陆上交通的不断发展,路桥隧道的建设重心逐渐向西南偏远山区与东部沿海地区转移,隧道建设工程中不良地质灾害的控制已经成为重要研究课题。岩体裂隙作为地下工程中的典型不良地质,当连接地下水道或地表水体时,隧道开挖极容易引发裂隙型突涌水灾害。注浆作为治理岩体裂隙突涌水灾害最常用的手段,可以有效封堵地下水,增加岩体的抗渗性。速凝浆液具有凝胶时间短、前期强度上升快、抵抗地下水冲刷能力强等优点,能在裂隙岩体中有效留存,因而成为地下水灾害治理的主要材料。本文以水泥-水玻璃浆液作为典型速凝浆液,通过室内试验、理论分析与模拟试验等方法,以实现速凝浆液裂隙岩体注浆扩散整体过程的定量描述作为目标,研究考虑速凝浆液流-固相变特性的浆液流变模型,建立速凝浆液裂隙注浆扩散数学模型,对裂隙注浆过程中浆液压力场与黏度、屈服应力在注浆扩散区域内的空间分布进行定量描述,并通过模拟试验方法对扩散模型进行验证与完善。主要成果如下:(1)针对速凝浆液流-固相变特性,对速凝浆液流变性能进行测试,建立了考虑流-固相变的流变方程。利用博勒飞流变仪对不同水灰比、水泥-水玻璃体积比的水泥-水玻璃双液浆进行流变性能测试,获得浆液流变曲线并与已知流变模型进行匹配,综合分析不同时间点处的流变曲线获得速凝浆液黏度与屈服应力时变曲线,在此基础上建立了速凝浆液流-固相变控制方程。(2)基于速凝浆液流变方程,建立了速凝浆液富水裂隙注浆扩散数学模型,对浆液扩散区离散化,利用步进式算法实现浆液扩散过程中压力场变化与黏度、屈服应力空间分布的完整描述。速凝浆液在注浆过程中浆液黏度与屈服应力沿浆液扩散方向不断上升。恒流注浆条件下浆液压力非线性衰减且下降幅度逐渐增大,注浆压力随注浆时间的增大而非线性增大,且增长幅度逐渐增大;与恒流注浆条件不同,恒压注浆条件下远离注浆口处的浆液压力梯度随时间变化逐渐上升,注浆流量在注浆初期维持在一定数值后非线性衰减。(3)开展了单一裂隙速凝浆液注浆模拟试验,验证了裂隙注浆过程中浆液压力变化情况。自主研发了裂隙注浆模拟试验系统,包含平板裂隙试验台、双液注浆装置、地下水压加载装置与动态监测系统。试验表明注浆过程中浆液压力沿扩散方向非线性衰减,注浆口附近浆液压力梯度大,远离注浆口处浆液压力梯度小;水泥-水玻璃体积比=3:1组试验远离注浆口处浆液压力梯度开始上升。注浆过程中注浆压力变化符合数学模型计算趋势。相较于数学模型结果,注浆后期模拟试验并非呈现远离注浆口处浆液压力梯度高,注浆口处压力梯度小的情况。

关键词：注浆机理速凝浆液流-固相变特性裂隙岩体

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速凝浆液岩体倾斜裂隙注浆扩散模型研究

长江科学院院报 2019年第12期36卷 83-90页

作者：裴启涛丁秀丽黄书岭景锋长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010 武汉市政工程设计研究院有限责任公司武汉430023 长江科学院武汉长江科创科技发展有限公司武汉430010

针对以往渗透注浆扩散模型常以水平平板裂隙面为前提,未考虑岩体裂隙面产状对注浆扩散机制的影响问题,选取工程地质灾害处理中常用的水泥-水玻璃双浆液(C S浆液)为速凝类注浆材料,将C S浆液流型看成是具有黏度时变性的宾汉流体进行分析... 详细信息

针对以往渗透注浆扩散模型常以水平平板裂隙面为前提,未考虑岩体裂隙面产状对注浆扩散机制的影响问题,选取工程地质灾害处理中常用的水泥-水玻璃双浆液(C S浆液)为速凝类注浆材料,将C S浆液流型看成是具有黏度时变性的宾汉流体进行分析。基于流体力学理论及粗糙裂隙等效水力开度的确定方法,同时考虑了浆液自重作用的影响,建立了恒速率注浆条件下反映浆液黏度时空变化的倾斜裂隙注浆扩散模型。在此基础上,推导了浆液扩散区内的黏度及压力时空分布方程,定量确定了注浆压力与注浆时间及浆液扩散距离的关系。最后,借助于室内试验和有限元分析程序,研究了恒速率注浆时不同裂隙面产状下的浆液扩散规律,并将数值模拟结果与理论计算值进行对比,进一步验证了所建立的注浆扩散模型的有效性和合理性。研究成果可为注浆工程速凝类浆液注浆参数的确定提供借鉴。

关键词：速凝浆液倾斜裂隙注浆扩散模型黏度时变性注浆参数

硫铝酸盐水泥速凝浆液在锚索钻孔固壁中的试验与应用

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探矿工程（岩土钻掘工程） 2011年第10期38卷 74-76页

作者：赵启强中国水利水电第十工程局有限公司四川成都610072

为解决福堂水电站厂区高边坡锚索钻孔施工中成孔困难的问题,经过室内试验研究,采用以硫铝酸盐水泥为主剂,掺加专用早强剂和专用缓凝剂配制而成的速凝浆液,大大缩短固壁灌浆后扫孔待凝时间,提高锚索造孔施工工效。详细介绍了试验过程、... 详细信息

为解决福堂水电站厂区高边坡锚索钻孔施工中成孔困难的问题,经过室内试验研究,采用以硫铝酸盐水泥为主剂,掺加专用早强剂和专用缓凝剂配制而成的速凝浆液,大大缩短固壁灌浆后扫孔待凝时间,提高锚索造孔施工工效。详细介绍了试验过程、试验结果、工程应用情况及效果。

关键词：硫铝酸盐水泥速凝浆液固壁灌浆边坡加固