全風化花崗巖富水地層注漿加固機理及應用.pdf

1、隨著我國交通基礎建設事業(yè)的蓬勃發(fā)展，隧道建設過程中的不良地質災害的控制已成為重要研究課題，特別是隨著建設中心向西南部山區(qū)的轉移，這些地區(qū)地處花崗巖強烈風化區(qū)，圍巖條件差，給隧道的安全施工增加了難度?；◢弾r在我國分布廣泛，主要集中在云貴高原以東，包括秦嶺-大別山在內(nèi)的東南部廣大地區(qū)，尤其是在福建、廣東、桂東南與湘南、贛南等地區(qū)，受氣候炎熱多雨的影響，這些地區(qū)花崗巖呈現(xiàn)“風化作用強烈、含砂量高，膠結性差，遇水極易軟化崩解”等鮮明特征，在隧道

2、開挖過程中極易造成突水、突泥等地質災害。注漿作為控制全風化花崗巖地層突水突泥的有效手段，受被注介質特殊的物理力學特性及水理特性的影響，呈現(xiàn)出不同的擴散模式及加固機制，目前對其的理論研究遠遠滯后于工程實踐，亟需系統(tǒng)深入的研究。本文針對工程中危險性較高的全風化花崗巖地層，采用室內(nèi)試驗對其物理力學特性及水理特性進行了系統(tǒng)研究，重新界定了全風化花崗巖地層的特征屬性;探討了全風化花崗巖地層的漿液擴散加固模式，定量描述了注漿條件（漿液類型、漿液配比

3、、注漿壓力）對于注漿效果的影響機制，揭示了全風化花崗巖地層注漿加固機理;基于大型三維注漿模型試驗系統(tǒng)，研究了前進式分段注漿不同序次注漿影響下的多物理場演化規(guī)律，揭示了漿脈擴展形態(tài)、注漿加固效果的空間分布規(guī)律;最后形成了針對全風化花崗巖的基于綜合地質分析的泄水誘導注漿治理方法，并依托廣西均昌隧道突水突泥注漿治理工程開展了大量的現(xiàn)場試驗，驗證了該方法的實用性和高效性。
　　(1)通過分析大量全風化花崗巖地質資料，并基于對全風化花崗巖的

4、物理力學特性及水理特性的系統(tǒng)研究，得到廣西全風化花崗巖介質的特征屬性，并研究了各物理參數(shù)對其力學特性及水理特性的影響規(guī)律。
　　(2)全風化花崗巖的黏土礦物含量影響介質的滲透性及水穩(wěn)定性，進而對漿液在其中的擴散加固模式具有直接的影響。隨著全風化花崗巖中黏土礦物含量的不斷增大，將全風化花崗巖地層注漿擴散加固模式劃分為滲透擴散注漿模式、強滲透-低劈裂擴散注漿模式、強劈裂-低滲透擴散注漿模式、劈裂擴散注漿模式。
　　(3)基于全風

5、化花崗巖注漿模擬試驗，研究不同注漿壓力下，單液注漿對被注介質強度特性、抗?jié)B性、水穩(wěn)定性的加固改善效果。并通過全風化花崗巖單、雙液注漿對比試驗，研究漿液性質、注漿壓力對其擴散模式及注漿加固體強度特征的影響機制。
　　(4)考慮了漿液壓力的空間衰減特性對漿脈空間分布形態(tài)的影響，并基于半平面體邊界上集中力所引起地層位移的符拉芒解答，建立了漿脈厚度的控制方程，揭示了注漿擴散過程中劈裂通道寬度的時空分布規(guī)律。
　　(5)探究了全風化花

6、崗巖前進式分段注漿加固機制:開展了大型全風化花崗巖前進式分段注漿模型試驗，實時監(jiān)控不同序次注漿影響下多元物理場演化規(guī)律;分析注漿壓力與注漿速率、排水量的響應特征;揭示不同序次注漿過程中漿脈厚度變化及擴展規(guī)律;定量研究了前進式分段注漿加固前后各物理力學參數(shù)的加固改善效果。
　　(6)全風化花崗巖富水地層地下水徑流主通道的發(fā)育狀態(tài)對漿液擴散形態(tài)具有重要影響，通過改變注漿模擬試驗排水條件，研究漿脈擴展形態(tài)特征及加固效果，研究發(fā)現(xiàn)排水通道

7、的數(shù)量及位置是影響漿脈擴展的重要因素，不同的漿脈擴展形態(tài)對應的注漿加固體表現(xiàn)出不同的注漿加固效果。
　　(7)提出了基于綜合地質信息分析的泄水誘導注漿技術，針對全風化花崗巖遇水易軟化崩解的地質特點，以綜合地質探查獲取的水文地質信息為先導，以帷幕注漿為主要注漿治理手段，通過泄水孔的泄壓、排水，引導漿液的擴散及加固，提高漿脈的擴展性及分支性，強化圍巖的整體加固效果，最終形成了全風化花崗巖地層突水突泥災害的系統(tǒng)性注漿治理方法，并應用研究