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考虑封孔浆体黏度时空变化的止浆机制研究
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作者 张聪 梁经纬 +3 位作者 阳军生 张贵金 叶新田 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期974-980,共7页
封孔止浆技术是松软地层注浆防渗加固的重要手段,而封孔浆体自下而上的注入方式及其黏度时变特性导致浆体在止浆段长内黏度呈现出空间分布不均匀。通过流变试验获取封孔浆体流变参数与流型,建立考虑黏度时空变化的宾汉流体同心环状劈裂... 封孔止浆技术是松软地层注浆防渗加固的重要手段,而封孔浆体自下而上的注入方式及其黏度时变特性导致浆体在止浆段长内黏度呈现出空间分布不均匀。通过流变试验获取封孔浆体流变参数与流型,建立考虑黏度时空变化的宾汉流体同心环状劈裂封孔浆体止浆模型,推导出黏度时空变化的封孔浆体止浆的控制方程,并定量分析封孔浆体的止浆能力,最后将研究成果成功应用于河堤防渗加固注浆工程。研究结果表明,封孔浆体黏度时空变化对浆体封孔止浆能力影响较大,其止浆能力与浆体流变参数、浆体塑性强度、封孔高度等有关;封孔浆体所能承受的极限注浆压力随封孔浆体固化剂掺量的增加或封孔浆体塑性强度的增大而增大,且这种变化随封孔高度的增高而表现的越明显,综合考虑注浆堵管、后续拔管等问题,封孔浆体水固比宜控制在1∶1左右,且黏土含量不宜超过50%,固化剂掺量宜控制在1.2%~1.8%;现场钻孔取样、压水试验均反映注浆后地层连续性和整体性得到了显著提高,已达到设计防渗加固标准,理论计算推导虽与实测结果存在一定误差,但可满足实际工程要求。研究结果有利于封孔浆体止浆技术的进一步推广应用,可为工程实践提供理论指导。 展开更多
关键词 封孔浆体 注浆 黏度 时空变化 理论推导
非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性
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作者 张聪 阳军生 +3 位作者 戴勇 梁雄 龚方浩 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期58-70,共13页
基于随机分布理论和流-固耦合理论,考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性,推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程,并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散... 基于随机分布理论和流-固耦合理论,考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性,推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程,并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型,系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明:浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散,扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化,最终趋于稳定;在注浆过程中,增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性,而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成;为达到最优注浆效果,洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa,注浆时间宜控制在400 s,小导管布设角度不宜小于30°,布设长度应大于2.5 m;经现场监测验证,隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa,围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1,后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm,围岩整体性和连续性得了显著提高。 展开更多
关键词 隧道工程 非均质软弱围岩 隧道注浆 注浆加固圈 流-固耦合理论 随机分布理论
新型的水下岩溶注浆黏土水泥复合材料 预览
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作者 张聪 阳军生 +4 位作者 傅金阳 欧雪峰 戴勇 雷金山 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第7期1863-1873,共11页
本研究利用水泥、黏土、偏铝酸盐及木质素之间良好的协同作用,研制了一种新型水泥复合灌浆材料(CCGM)用于富水岩溶盾构隧道注浆工程,并通过系列室内实验提出了新型水泥复合灌浆材料的形成机理。研究结果表明,在水、水泥、黏土和添加剂... 本研究利用水泥、黏土、偏铝酸盐及木质素之间良好的协同作用,研制了一种新型水泥复合灌浆材料(CCGM)用于富水岩溶盾构隧道注浆工程,并通过系列室内实验提出了新型水泥复合灌浆材料的形成机理。研究结果表明,在水、水泥、黏土和添加剂的最佳配比(2:1:1:0.024)下,所制得的CCGM 注浆性能最优;与纯水泥浆和黏土水泥浆相比,CCGM 具有较短的凝胶时间、较小的流动度和体积收缩率、较大的初始黏度以及较强的抗水分散性。工程应用表明,该注浆材料在富水岩溶环境下注浆性能优越,并且可以降低工程造价和减小环境污染。 展开更多
关键词 隧道 岩溶 水下 新型灌浆材料 黏土水泥复合材料
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堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究
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作者 张聪 梁经纬 +3 位作者 阳军生 曹磊 张贵金 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1507-1514,共8页
基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动... 基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动扩散方程,运用多场耦合软件COMSOL探讨了脉动压力下黏土固化浆液扩散的机制,最后将研究成果成功应用于南水北调中线鹤壁段引水渠道边坡帷幕注浆工程。研究结果表明:黏土固化浆液脉动控制注浆技术可显著提高地层连续性和整体性,结石体28 d强度大于2 MPa,渗透系数可降至10-5cm/s左右,浆液在注浆孔附近与土体胶结成块,邻近注浆孔浆脉交错搭接,整体表现为空间立体网状包裹结构的防渗墙体;对数值模拟和现场试验结果进行综合分析,堤坝脉动注浆时间应控制在1 800~2 400 s之间,合理的脉动注浆压力在0.2~2 MPa之间,脉动持续时间宜调至4~8 s,脉动间隔时间宜调至2~6 s,这样有利于保证堤坝脉动注浆工程达到最优的防渗加固效果;工程实践的渠道边坡连续性、整体性得到了改善,注浆止水加固效果显著,检查孔渗透系数降至10-5 cm/s,所取芯样完整,芯样最长可达40 cm。 展开更多
关键词 堤坝 脉动注浆 黏土固化浆液 原型试验 数值模拟 南水北调工程
考虑区间分布的幂律流体脉动渗透注浆扩散机制研究
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作者 张聪 梁经纬 +3 位作者 阳军生 张贵金 叶新田 《岩土工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期2120-2128,共9页
脉动注浆技术虽已得到了一定应用,但脉动压力下浆液的扩散机制研究则远滞后于工程实践。为了进一步推广和完善脉动注浆技术,基于注浆过程中脉动压力持续段流量恒定、压力间隔段流量为零的特点,考虑地层参数的不确定性,建立了脉动压力下... 脉动注浆技术虽已得到了一定应用,但脉动压力下浆液的扩散机制研究则远滞后于工程实践。为了进一步推广和完善脉动注浆技术,基于注浆过程中脉动压力持续段流量恒定、压力间隔段流量为零的特点,考虑地层参数的不确定性,建立了脉动压力下幂律流体的渗透扩散模型,得到了脉动压力下幂律流体扩散半径的区间分布方程;设计了一套脉动渗透注浆模拟试验装置,得到了不同施工参数下幂律流体在地层内的分布形态;通过在数值模拟中构造脉动压力周期变化模型与孔隙率随机分布模型,实现了脉动压力下幂律流体渗透注浆浆液扩散过程的模拟。研究结果表明:脉动压力作用下幂律流体在地层内扩散范围并非是一个确定的量值,但基本集中在一定范围内,存在明显的扩散半径上下限;浆液扩散半径上下限受脉动注浆压力、脉动频率等影响明显,且上限差值随脉动注浆压力的增大而增大,浆液离散程度表现的更显著;理论计算、数值模拟与模型试验所得的浆液扩散半径随注浆压力的变化趋势一致,理论与数值计算得到的浆液扩散半径上下限数值误差均在可接受范围内,推导的理论公式和建立的数值模型均能较好的描述幂律流体在脉动压力下的扩散过程及区间分布。研究成果可为脉动渗透注浆理论、数值模拟以及实践工程提供一定的指导意义。 展开更多
关键词 脉动注浆 幂律流体 渗透扩散 区间理论 模型试验 数值模拟
富水岩溶越江盾构隧道注浆材料试验与应用研究
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作者 张聪 阳军生 +4 位作者 龚方浩 梁雄 雷金山 苏保柱 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期2120-2130,共11页
考虑传统材料难以同时满足富水岩溶充填注浆与后续盾构掘进要求,研制一种环保型可控膏状注浆材料(TGM)。通过大样本室内试验,测试TGM材料的主要性能参数及其在岩溶水下浆材的特性,最后将研究成果成功应用于长沙地铁3号线水下岩溶越江... 考虑传统材料难以同时满足富水岩溶充填注浆与后续盾构掘进要求,研制一种环保型可控膏状注浆材料(TGM)。通过大样本室内试验,测试TGM材料的主要性能参数及其在岩溶水下浆材的特性,最后将研究成果成功应用于长沙地铁3号线水下岩溶越江盾构隧道注浆工程。研究结果表明:研制的TGM材料具有凝结时间快、屈服应力增长迅速、流动度高、析水率低、结石体收缩率小以及早期强度起效快,后期强度适中等特点;当注浆材料黏土原浆相对密度为1.30,水固比1∶1,添加剂a掺量1%,添加剂b掺量0.15%时,TGM材料的主要性能最优;岩溶水流速低于1 m/s,留存率可达75%以上,岩溶水养护条件下结石体完全压滤后12 h抗压强度可达2MPa,90 d抗压强度8 MPa,渗透系数低至10-7 cm/s,微观结构显示内部呈明显的块团状稳定结构。通过现场注浆应用表明,TGM材料能有效填充水下岩溶,浆液与岩溶充填物胶结紧密,渗透系数降至4.7×10-5 cm/s,后续盾构掘进过程无异常突变情况,盾构机姿态可控,注浆与掘进效果达到预期。可以预见,TGM是一种比较理想的水下岩溶越江盾构隧道注浆材料。 展开更多
关键词 隧道工程 越江盾构隧道 富水岩溶 注浆 TGM材料 长沙地铁3号线
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