樁端后注漿漿液擴(kuò)散機(jī)理及殘余應(yīng)力研究.pdf

1、通過室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)、電子顯微鏡掃描及理論分析相結(jié)合的方法,針對樁端后注漿過程中,漿液的擴(kuò)散機(jī)理和樁側(cè)樁端的殘余應(yīng)力開展了一系列有益的研究,主要的工作和成果如下:
　　 (1)利用自行設(shè)計(jì)開發(fā)的注漿模擬裝置對粘土中漿液的擴(kuò)散方式進(jìn)行研究。結(jié)果表明:在粘土中注漿,隨著漿液水灰比的增大,漿泡的直徑減小,漿脈的數(shù)量及長度增加,漿脈的寬度減小,漿液的擴(kuò)散方式逐漸由以壓密為主向以劈裂為主過渡。粘土中劈裂注漿可分為三個(gè)階段:鼓泡壓密階

2、段、第一劈裂面階段、后續(xù)劈裂面階段。
　　 (2)在粘土中水泥漿壓濾效應(yīng)理論模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出壓濾效應(yīng)的理論公式,并通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證。室內(nèi)模擬試驗(yàn)表明:水泥漿無法通過滲透作用穿過粘土:濾出水的流量與壓濾壓力正相關(guān),與粘土厚度負(fù)相關(guān);最終水灰比不受初始水灰比、水泥漿高度、粘土厚度及壓濾壓力的影響,在試驗(yàn)中基本為一常量;最終壓濾量與水泥漿高度及初始水灰比呈線性正相關(guān);壓濾結(jié)束時(shí)間與水泥漿高度、粘土厚度及初始水狄比呈線性

3、正相關(guān),與壓濾壓力呈反比。原子吸收試驗(yàn)表明,在壓濾作用下,Ca2+離子隨著濾出水?dāng)U散到粘土中,與吸附在土顆粒上的Na+和K+離子交換,從而降低了土顆粒表面雙電層的厚度,進(jìn)而使土體顆粒更加緊密。
　　 (3)利用掃描式電子顯微鏡,對注漿前后粘土、壓濾效應(yīng)前后粘土及注漿前后泥皮土進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明:原狀粘土的斷面形態(tài)為松散的絮狀結(jié)構(gòu);經(jīng)過清水壓密固結(jié),粘土顆粒間的孔隙明顯減小,呈密實(shí)絮狀結(jié)構(gòu):壓濾作用使粘土顆粒團(tuán)聚成粘土團(tuán),使土

4、體強(qiáng)度提高;而壓力注漿,使粘土團(tuán)進(jìn)一步粘聚成一個(gè)整體,土體強(qiáng)度大幅提高。原狀泥皮土為絮狀結(jié)構(gòu),經(jīng)過壓力注漿,樁側(cè)泥皮轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密團(tuán)粒結(jié)構(gòu),泥皮土強(qiáng)度得到提高。
　　 (4)在水泥漿流變特性的研究基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出不同流型漿液滲透注漿擴(kuò)散半徑的表達(dá)式。并通過利用水泥漿流變特性對其進(jìn)行簡化,給出了不同水灰比水泥漿滲透注漿球面及柱狀擴(kuò)散半徑的顯式計(jì)算公式。
　　 (5)引入有效應(yīng)力比的概念,建立了考慮壓濾效應(yīng)的粘土中壓密注漿球(柱)

5、孔擴(kuò)張的控制方程,給出了徑向應(yīng)力和徑向位移的表達(dá)式,并與傳統(tǒng)孔擴(kuò)張理論進(jìn)行對比。結(jié)果表明,漿液越稀,傳統(tǒng)的孔擴(kuò)張理論的誤差越大。
　　 (6)以冪律流體的平板窄縫流動(dòng)為假定,得到了樁端后注漿劈裂注漿過程中,漿液在樁底的擴(kuò)散半徑和沿樁側(cè)的上返高度的計(jì)算公式。結(jié)果表明,劈裂注漿時(shí),漿液在樁底的擴(kuò)散半徑與漿液在樁側(cè)的上返高度隨著水灰比、裂隙高度(樁側(cè)泥皮厚度)、注漿壓力的增大而增大。
　　 (7)通過工程實(shí)例,對樁側(cè)冒漿的處理

6、措施及處理效果進(jìn)行研究。樁側(cè)冒漿的主要原因?yàn)闃秱?cè)泥皮厚、成樁齡期短、持力層可注性差、樁底沉渣厚等。樁側(cè)冒漿可以通過提高持力層可注性,降低漿液水灰比,減小樁側(cè)泥皮和樁底沉渣厚度并提高泥皮強(qiáng)度,間歇注漿四方面加以預(yù)防及處理。發(fā)生冒漿并通過復(fù)注達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的樁,其極限承載力略高于普通注漿樁。
　　 (8)分析了樁端后注漿殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和消散,及其對后注漿樁極限承載力、側(cè)摩阻力和端阻力的影響。注漿結(jié)束后,注漿壓力的消散,使持力層進(jìn)入超