基于滲濾效應(yīng)的砂土介質(zhì)注漿運(yùn)移規(guī)律與加固機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、我國的城市軌道交通持續(xù)快速發(fā)展，地鐵線路多穿越第四系砂土層，故工程建設(shè)中時常遭遇涌水潰砂、邊坡滑塌及地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，但關(guān)于砂土層的災(zāi)害發(fā)生條件、災(zāi)變演化機(jī)理以及注漿處治體系的研究尚有不足，成為了城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營的關(guān)鍵科學(xué)難題之一。本文從顆粒漿液特性和砂土介質(zhì)特征的角度，系統(tǒng)探討了表層滲濾效應(yīng)和深層滲濾效應(yīng)的顯現(xiàn)特征。分別基于層流、過渡區(qū)與湍流、對流-滲濾-彌散綜合作用的前提條件，通過理論分析，建立了顆粒漿液做平面平行流、平面徑

2、向流及球形離心流時的漿液速度模型、滲濾系數(shù)模型、壓力降模型及加固強(qiáng)度模型。通過注漿試驗，深入研究了顆粒漿液在砂土介質(zhì)中的濾出滯留機(jī)制、漿液運(yùn)移的時空變化機(jī)理及注漿加固的空間分布規(guī)律，并分析驗證了各個數(shù)學(xué)模型。依托青島地鐵2號線石老人浴場站，進(jìn)行了工程應(yīng)用研究，取得了一系列具有實用價值的研究成果。
　　(1)層流條件下，基于Darcy定律、質(zhì)量守恒方程、滲流連續(xù)性方程、線性濾過定律、漿液密度方程、滲流壓力降方程及加固強(qiáng)度定量關(guān)系式，

3、建立了考慮滲濾效應(yīng)時顆粒型漿液分別做平面平行流、平面徑向流及球形離心流時的漿液速度模型、滲濾系數(shù)模型、壓力降模型及加固強(qiáng)度模型。
　　(2)過渡區(qū)與湍流條件下，基于非Darcy定律、滲流連續(xù)性方程、線性濾過定律及滲流壓力降方程，建立了考慮滲濾效應(yīng)時顆粒型漿液分別做平面平行流、平面徑向流及球形離心流時的漿液速度模型及壓力降模型。
　　(3)綜合考慮懸浮顆粒受對流、滲濾及彌散的聯(lián)合作用，基于質(zhì)量守恒方程及線性濾過定律，通過Lap

4、lace變換和Fourier變換，分別建立了一維多孔介質(zhì)和二維多孔介質(zhì)中的顆粒漿液密度模型。
　　(4)自主研發(fā)了平面平行流注漿裝置及平面徑向流注漿裝置，開展了可注性與表層滲濾、漿液密度與滲濾系數(shù)、漿液運(yùn)移速度、介質(zhì)內(nèi)滲流壓力場以及固砂體加固強(qiáng)度的研究。重新厘定了砂土介質(zhì)的可注性，建立了介質(zhì)細(xì)度模數(shù)Mx與顆粒漿液的匹配關(guān)系，獲得了滲濾系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了滲濾效應(yīng)下顆粒漿液運(yùn)移的時空變化機(jī)理及注漿加固體的空間分布規(guī)律，驗證了各個數(shù)