公路路基工作区沉陷病害的注浆加固机理分析及应用研究

摘要

注浆技术在交通土建领域有着广泛的应用。如公路路基的塌方沉陷处治、桩基加固、房屋纠偏、路基加固、边坡加固、注浆加固与堵水等工程。然而，现有研究中，针对注浆的力学机理、注浆压力以及注浆引起的土体抬升的研究多是定性分析和数值模拟研究。很少涉及土体的注浆机理及压力和抬升量计算方面的研究。基于此，本文将依托西部交通项目“高等级公路路基病害快速综合诊断及加固新技术研究”，开展高速公路路基工作区的注浆加固技术及工程应用研究，通过理论分析、数值模拟和工程应用，主要取得了如下成果:
　　(1)假设土体在弹性状态下服从小变形理论，塑性状态下服从大变形理论和非关联流动准则，采用圆孔扩张理论对土体劈裂注浆过程中的应力、应变及劈裂注浆机理进行了分析。获得了摩尔-库仑强度准则、空间准滑动面准则、统一强度准则和剑桥模型下土体劈裂注浆压力的计算公式。理论计算结果与工程实例的对比证实了该成果具有可靠性。
　　(2)假设地表抬升由注浆孔腔扩张、浆液渗流和浆液收缩共同引起，地表抬升由以上各影响因素的线性叠加组成。采用随机介质理论，先计算由以上因素引起的微元体对地表的抬升量，然后将微元体的抬升量在整个注浆范围内积分从而获得注浆范围内地表的总体抬升位移，计算出了地基注浆引起的地表抬升。工程实践表明该方法具有可靠性。通过参数分析，获得了各参数在不同注浆条件下对地表抬升量的影响规律。
　　(3)为了研究分析影响注浆抬升地表的因素和这些因素的作用规律以及得出符合工程实际的地表抬升位移，本文建立了数值模拟模型，来拟合符合工程实际的地表抬升位移。通过模型对比，分析了注浆半径、注浆压力、注浆孔埋深、注浆孔之间的距离、注浆孔铺设层数以及排列方式对注浆引起的地表抬升的影响，并且通过数值模拟得出了注浆的最佳参数。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 不同填土路基的劈裂注浆压力确定的国内外研究现状

1．2．2 路基沉陷的注浆抬升量预测的国内外研究现状

1．2．3 路基沉陷注浆处治效果的国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 拟解决的关键技术

1．5 主要研究思路及技术路线

1．6 预期效应及推广前景

第二章 不同填土路基的劈裂注浆压力确定方法研究

2．1 基本假设

2．1．1 基本假设

2．1．2 非关联流动准则

2．2 弹性区解析解

2．3 塑性区解析解

2．3．1 基于小变形准则的塑性区半径

2．3．2 基于大变形准则的塑性区半径

2．4 劈裂注浆压力解析

2．4．1 管路损失的注浆压力计算

2．4．2 基于Mohr-Coulomb准则下的劈裂注浆压力解析

2．4．3 基于SMP准则下的劈裂注浆压力解析

2．4．4 基于统一强度准则下的劈裂注浆压力解析

2．4．5 基于剑桥模型下的劈裂注浆压力解析

2．5 工程算例验证

2．6 各参数对注浆压力的影响分析

2．7 本章小结

第三章 路基沉陷的注浆抬升量预测方法研究

3．1 压密注浆引起的地表抬升

3．1．1 压密注浆条件下拟合单孔注浆

3．1．2 压密注浆条件下拟合多孔注浆

3．1．3 实验结果对比分析

3．2 渗透注浆引起的地表抬升

3．2．1 注浆范围

3．2．2 有效应力增加引起的位移抬升

3．2．3 静水压力引起的地表抬升

3．2．4 渗透力引起的地表抬升

3．2．5 浆液收缩引起的地表位移

3．2．6 地表抬升总量

3．2．7 工程实例

3．2．8 参数分析

3．3 本章小结

第四章 路基沉陷注浆处治效果的数值分析

4．1 模型参数

4．2 单个浆泡模型

4．2．1 单个浆泡模型的布置

4．2．2 单个浆泡引起的竖向位移

4．2．3 单个浆泡注浆半径对土体抬升的影响

4．2．4 单个浆泡注浆压力对土体抬升高度的影响

4．3 多个浆泡模型

4．3．1 多个浆泡模型的布置

4．3．2 多个浆泡引起的竖向位移

4．3．3 多个浆泡注浆半径和注浆压力对地表抬升的影响

4．3．4 浆泡之间的距离对地表抬升的影响

4．3．5 浆泡层数对地表抬升的影响

4．3．6 浆泡的排列方式对注浆抬升土体效果

4．4 本章小结

第五章 主要结论与创新点

5．1 主要结论

5．2 创新点

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢