袖阀管劈裂注浆加固黄土地基试验及工程应用研究

摘要

黄土在我国分布极为广泛，黄土地基易受外界因素的干扰而导致上部建筑及设施出现不同程度的病害，因此需要对薄弱黄土地基进行加固。注浆法作为一种快速、高效的地基处理方式被广泛的应用，为更好的实现对黄土地基的劈裂注浆加固，引入袖阀管注浆施工工艺，并通过对袖阀管注浆过程中套壳料配比的研究及优化选择，使袖阀管劈裂注浆在黄土中有更强的适应性，在此基础上对袖阀管劈裂注浆加固黄土地基进行一系列的研究，确定控制参数，分析力学行为，通过实际工程应用验证袖阀管劈裂注浆加固黄土地基的有效性以及对黄土地基的影响。本文主要研究内容如下： （1）所谓套壳料的好坏是袖阀管注浆成功的关键，为保证对黄土地基进行袖阀管注浆加固的实现，对袖阀管注浆所用套壳料的各项性能进行分析。首先，在工程配合比的基础上对套壳料所用基础材料进行简单的试验研究，确定套壳料基础材料类型，并对其性能进行研究，分析不足，合理选择掺入外加剂，调整配合比，改善性能。采用正交试验的方式研究不同配合比下套壳料的粘度、2h析水率、强度、干缩率等性能，分析各成份对套壳料各项性能的影响，最终选择出袖阀管注浆加固黄土地基时的最适宜套壳料配合比，在此配比下套壳料在袖阀管注浆加固黄土地基中能更好的发挥作用，保证袖阀管劈裂注浆加固黄土地基的实现。 （2）对袖阀管劈裂注浆加固黄土地基进行模拟试验研究，通过制作试验模拟箱，在其中填入黄土，模拟真实的袖阀管注浆加固黄土地基情况；通过控制黄土的含水率以及夯实次数模拟多种工况。根据袖阀管能够多次注浆的特性，将试验分为两大块，单次袖阀管劈裂注浆和多次袖阀管劈裂注浆，分别从注浆压力、吸浆量、结石体以及浆脉状态、土体性质变化等多个角度分析袖阀管注浆加固黄土地基的加固机理及对黄土的作用，分析不同次数注浆特性，总结规律，确定不同类型土体中的注浆参数，便于实际应用中袖阀管注浆加固黄土地基的控制。同时，试验中表现出的多方面特性及规律为后续的理论研究提供基础。 （3）在模拟试验的基础上，根据试验现象，对袖阀管注浆加固黄土地基的力学行为以及对黄土地基的加固的作用方式进行理论研究。以单次注浆的力学行为研究为主，根据注浆过程中作用对象的变化，将袖阀管注浆过程分为两步，浆液作用下套壳料的开裂以及浆液对黄土的劈裂。在此基础上根据试验现象对每一步中的力学行为进行详细的理论研究，并选用恰当的力学模型推导出套壳料的开裂压力计算公式和对黄土的劈裂行为各项参数的计算公式，引入水力劈裂的概念对袖阀管注浆加固黄土地基的劈裂行为进行深入分析研究。根据试验现象，多次注浆与多次注浆在行为上具有很大重复性，因此在对单次注浆力学行为研究的基础上对多次注浆的力学行为进行简要的研究，并根据多次注浆后的结石体状态，分析袖阀管注浆对黄土地基加固后的复合土体性能，建立恰当的简化模型分析注浆复合土体的承载，推导出注浆加固后复合土体的变形量计算公式，并分析多孔注浆后土体的承载。 （4）在试验及理论研究的基础上在实际工程中利用袖阀管注浆加固黄土地基，分析场地具体地质情况，采用合理的注浆参数，设计注浆方案，采用开挖探孔及沉降观测的方式验证袖阀管注浆加固黄土地基的可行性和有效性，事实证明袖阀管注浆对黄土地基的加固是很有效的，对基础沉降得到有效的遏制。并通过对注浆后基础沉降速率的计算，得出袖阀管注浆对黄土地基的影响情况。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2相关课题的国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 袖阀管注浆套壳料配合比试验研究

2.1引言

2.2套壳料基材及外加剂的选择

2.3套壳料配合比试验研究

2.4套壳料配合比正交试验结果及分析

2.5本章小结

第3章 袖阀管劈裂注浆加固黄土地基试验研究

3.1 引言

3.2 袖阀管劈裂注浆加固黄土地基模拟试验设计

3.3 单次劈裂注浆加固黄土地基试验研究

3.4多次劈裂注浆加固黄土地基试验研究

3.5袖阀管注浆加固黄土地基注浆参数的确定

3.6本章小结

第4章 基于模拟试验的袖阀管劈裂注浆力学行为研究

4.1袖阀管注浆加固黄土地基的力学行为

4.2单次劈裂注浆加固黄土地基力学行为研究

4.3 多次劈裂注浆加固黄土地基力学行为研究

4.4劈裂注浆加固黄土地基承载研究

4.5本章小结

第5章 袖阀管劈裂注浆工程应用及分析

5.1 工程背景及现状

5.2工程现状分析及加固方案设计

5.3 加固方案施工

5.4 袖阀管注浆加固效果评价

5.5 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