黄土地基劈裂注浆试验研究及工程应用

摘要

在西部黄土地区，黄土地基易遭到外界因素的影响而造成建筑物及设施不同程度的破坏。针对此类灾害，注浆技术作为各类地基处理与土体加固中的关键技术之一，被广泛应用于土体加固中。其机理为浆液对土体的挤密作用和形成复杂交错的“网状”浆脉结构以骨架效应作用于土体，提高土体整体性和承载能力，实现关键点为土体劈裂。如何快速处理黄土地基加固问题和注浆过程中浆液扩散及效果预判问题成了工程注浆较为关心的问题。基于此，在黄土地基中开展了一系列室内及现场试验研究，通过分析注浆过程中注浆压力、注浆量时程变化及扩散性能，以确定实现劈裂注浆的控制参数。采用载荷试验、加固前后土体性能分析及对既有建筑加固后基础沉降观测等手段对注浆效果进行评价，验证劈裂注浆在加固黄土地基中的有效性。本文的主要研究内容为以下方面： （1）浆液水灰比是劈裂注浆得以实现的关键性因素之一，通过分析不同水灰比下水泥浆液的比重、2h析水率、结石率、抗剪强度和抗压强度以及浆液的粘度等性质递变规律，发现当浆液水灰比在0.6~1.2之间时，浆液性质稳定适用于黄土注浆，可为注浆模型试验和现场注浆试验对比设计提供依据。 （2）运用自主设计的注浆模型装置，开展了不同注浆条件下多种工况的室内试验，通过监测并记录注浆过程中压力变化、浆脉扩散分布、注浆前后土体性能指标等，多角度分析了黄土地基中实现劈裂注浆的条件及注浆效果的合理评价。研究表明：水灰比越小，劈裂注浆压力越大，扩散距离越小；压力不大时注浆对土体以挤密作用为主，当压力超过0.4MPa时，土体出现劈裂效果，水灰比为1.0时劈裂效果更好。该结果可为劈裂注浆理论及后期现场注浆试验的研究提供参考。 （3）在室内模型试验的基础上，为实现定向劈裂的效果，设计了一种“自下向上”分层劈裂注浆试验。研究结果表明：①相比传统注浆方式，分层注浆在一个注浆孔竖向区域内形成“树根”状的浆脉，在实现劈裂效果的同时，可对不同土层进行定向劈裂，达到分层而治的效果。②注浆后产生的浆脉最大扩散距离超过500mm，因此，在实际黄土地基注浆加固工程中，设计注浆孔间距时以注浆孔间距为0.8m~1.0m为宜。针对注浆孔密封不严及没有特定的分层劈裂注浆装置等问题，提出一种适用于黄土地区劈裂注浆封孔装置及一种适用于黄土地区分层劈裂注浆装置。 （4）以注浆模型试验和现场注浆试验得到的结论为基础，设计并开展两种不同工况下注浆加固工程应用研究。结果表明：采用劈裂注浆的方式可以有效提高地基承载力，在注浆结束30d后可以有效遏制基础沉降。

目录

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2.1劈裂注浆理论国内外研究现状

1.2.2浆液的扩散规律国内研究现状

1.2.3注浆效果检测国内研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 注浆原材料试验及试验方案设计

2.1.1注浆材料试验

2.1.2被注介质试验

2.2.1试验目的

2.2.2试验主要内容

2.3.1试验目的

2.3.2试验方案

2.4本章小结

第3章 黄土地基室内注浆模型试验研究

3.1 黄土地基注浆模型试验

3.1.1注浆模型试验装置设计制作

3.1.2注浆模型试验装置特点

3.2注浆模型试验过程及注意事项

3.2.1试验过程

3.2.2注意事项

3.3.1注浆模型试验压力变化分析

3.3.2浆液扩散性能分析

3.3.3注浆效果评价

3.4本章小结

第4章 现场注浆试验及注浆新技术拓展

4.1.1试验装置

4.1.2现场注浆试验方案

4.1.3试验过程

4.2.1注浆参数分析

4.2.2浆液扩散性能分析

4.2.3土体性能分析

4.2.4分层注浆参数确定

4.3注浆新技术拓展

4.3.1一种适用于湿陷性黄土场地劈裂注浆封孔装置的设计

4.3.2一种适用于湿陷性黄土场地分层劈裂注浆装置的设计

4.4本章小结

第5章 注浆法加固黄土地基工程应用研究

5.1.1工程概况

5.1.2工程地质条件

5.1.3地基加固设计方案

5.1.4注浆加固施工

5.1.5注浆加固效果检测

5.2.1工程概况

5.2.2工程地质条件

5.2.3办公楼现状分析

5.2.4办公楼沉降原因分析

5.2.5地基加固设计方案

5.2.6注浆加固施工

5.2.7注浆加固效果检测

5.3本章小结

结论及展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间科研成果