【毕业论文】--裂隙岩体注浆模型研究.doc

裂隙岩体注浆模型研究 第一章 绪论 1.1 绪 言 天然岩体内分布着大量的裂隙和孔隙。一般地，岩体中的孔隙尽寸较小但数量较多，而裂隙数量少但其渗透性好，因此在岩体渗流中对渗流起控制作用的主要是裂隙。特别是对于注浆工程，由于注浆浆液都为比较粘稠的悬浮液，在孔隙中几乎是不可渗，因此我们可假定在岩体注浆中，浆液只在岩体裂隙网络中渗流。 注浆是岩土工程中一门专业性很强的学术分支，用注浆处理各种岩土工程问题，已成为常用的方法。虽然注浆只是在最近几十年才成为一种正式的施工技术，但由于它省工、有效，因此在各工程领域中得到了广泛的应用。目前注浆技术已经发展到相当成熟的阶段，但用注浆方法处理有关的岩体介质水渗透问题，在理论分析、实验手段、注浆工艺、施工技术及设计方法、数据处理等方面仍然存在着很大的不足。 各种岩土工程介质性质复杂，类型繁多。由于它的复杂性及研究对象的广泛性，目前仍有很多基础和应用性的问题有待进一步研究解决。从粒状砂砾、页岩、孔隙砂岩、灰岩到花岗岩和大理岩，各种岩土介质的性质千差万别，各不相同。即使对同一种岩土体来讲，其性质也因寸、因地而异，这种差异是由于各种岩土材料有着不同微观、细观和宏观结构所造成的。 作为注浆施工对象的岩土介质包括土体和岩体两大类。 土体(土壤)是疏松的形成年代较短的沉积物。它在外力作用下，依靠当地的应力张量凝聚在一起。土壤是粒状介质，由任意排列的不同大小和形状的颗粒所组成。颗粒相互接触，其间形成不同形状和大小的相互连通的孔隙。土壤的孔隙率一般在0.15—0.5之间。孔隙和孔隙率的大小决定了土壤介质的渗透性。 岩体的性质较土体要复杂得多。岩体可视为由岩石基质和各种交切结构面所组成的地质体。岩石是坚固的大致均质的物质，它是由永久性成岩作用、结晶和分子粒间作用力粘结在一起的，与当地的应力张量无关。通常其孔隙很小、孔隙率很低(一般在0.01~0.1之间)，对水泥这样的颗粒注浆材料，是很难注入岩石孔隙中的：且孔隙几乎是孤立的，不能提供可以渗水（浆）的相互连接的通道网络。因此，岩石基质的渗透性通常可以忽略。岩体的渗透性主要是由各种地质作用产生的断裂、节理和裂隙等结构而的渗透性决定的。即岩体透水性的大小，主要与岩石风化破碎和裂隙发育程度、有无断层通过以及岩溶是否等有关。结构面的赋存特征是影响岩体注浆工程效果的主要因素。 对注浆而言，土体和岩体主要差别是它们的孔隙率特征和在注浆压力下，浆液渗过它们的方式。二者的注浆效果都有各自因时因地不同的性质，它们的容重、强度、渗透性、和变形性是易变的。为进行正确的注浆设计与施工，需深入了解土壤和岩体的性质以便选择适宜的注浆工艺和注浆材料。 为解决岩体介质渗透问题而建立各种注浆材料的流变特征模型是本文的研究对象。岩体注浆堵水的目的是形成一道防渗帷幕，以控制渗漏，减少岩体的渗流量和降低其场应力，保证现场正常的施工生产。 岩体注浆堵水质量很大程度上取决于对施注岩层情况的了解是否全面准确。因此在注浆前，有必要进行全面的地质勘探调查，这涉及到有关岩土力学、水力学、地质、水文地质等多门学科。进行勘探的方法有：利用己开挖的沟槽和平硐，直接深入了解岩体进行变形和渗透性的现场试验等。所作的工作应包括：岩体断裂系统的测址和勘探，如层面、节理和裂隙，以及其中的充填物等；岩体力学性能测试；含水层位置、厚度及其导水性、渗透性的确定；地下水水位特性及其化学成分的调查：区域内井、泉、地下河、落水洞等的勘探等。在勘探资料不完各的情况下，应注意参考在相似的地质条件下已施工的一些工程实例，对注浆中出现的各种情况进行具体问题具体分析。 1.2 注浆技术概述 1.2.1 注浆定义 注浆(Grouting)，也称灌浆，就是将具有充填胶结性能的材料配成浆液，以泵压为动力源，用注浆设备通过注浆管将其注入到地层，浆液以渗透、填充、劈裂和挤密等方式扩散，赶走土颗粒问或岩体裂隙中的水分和空气后占据其位置，由于浆液的凝结、硬化，将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个它体，形成一个结构新、强度大、防水抗渗性能高和化学稳定性良好的“结石体”，达到对地层加固或堵水的目的，改善受注地层的水文地质和工程地质条件。 注浆主要包括堵水和加固两个方面。注浆堵水常以注浆后涌水量的减少程度来评价注浆效果，并以方便施工为原则；评价注浆加固效果，可检验注浆后岩土体抗压强度，在施工过程中还可以利用声波测试强度的改善情况，以及在施工中进行位移观测等。 注浆的主要目的是： l.防渗：降低岩土渗透性，减少渗流量，提高地层的抗渗能力，降低孔隙水压力。 2.堵漏：截断渗透水流。 3.加固：提高岩土的力学强度和变形模量加强岩土的整体性。 4.纠偏：使已发生不均匀沉降的建筑物恢复原位。 1.2.2 注浆技术的发展历程、现状及趋势 1.2.2.1 注浆技术发展历程[1][2]