注浆技术在砂砾石地层定(导)向钻进施工中的应用研究

摘要

砂砾石地层在我国广泛分布,由于其埋藏深度较浅,是工程建设领域经常遇见的一种复杂地层,改善砂砾石地层的工程地质条件是解决该地层施工难的重要途径。砂砾石地层是一种典型的力学不稳定地层,颗粒之间的孔隙大,几乎没有粘聚力,在定(导)向钻进施工中,容易在钻进过程中或扩孔时发生孔壁坍塌,造成钻进和扩孔施工困难,甚至难以完成,是长久以来困扰非开挖工程施工的一道难题。因此解决砂砾石地层的孔壁稳定性,是解决非开挖在砂砾石地层施工困难的关键。
　　 本文通过文献查阅,总结了砂砾石地层的特点及砂砾石地层定(导)向钻进的施工困难。通过室内试验,研究了浆液的流变性及浆液的物理性质。理论研究了渗透注浆扩散公式及定(导)向钻进孔壁稳定性。模拟分析了工程实例。
　　 通过对砂砾地层特点的分析及工程经验的总结,得出了砂砾石地层施工困难的原因及失稳模式;探讨了加固方法。用origin对试验数据进行了拟合分析,表明浆液的粘度与时间是呈指数函数关系。通过对浆液物理性质的试验,得出当水玻璃的掺入量超过一定值时,浆液的凝结时间与抗压强度将会随着水玻璃掺入量的增加而增长和减小。推导得出了水泥浆液的渗透公式,即浆液粘度随时间变化的渗透公式。对水平注浆的扩散形式进行了分析,得出了水平注浆的扩散形式。通过对孔壁稳定性的弹性力学分析,得出了不同条件下,孔壁的破坏位置,破坏形式以及要保证孔壁稳定性注浆加固所要达到的要求。通过对工程实例的模拟分析,得出用注浆加固的方法解决砂砾石地层定(导)向钻进孔壁稳定性是可行的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 概述

1.1.1 注浆技术的发展

1.1.2 注浆技术的研究内容和方法

1.1.3 注浆技术分类

1.2 渗透注浆理论的研究现状及存在的问题

1.2.1 渗透注浆理论研究现状

1.2.2 存在的问题

1.3 本文的研究意义、目的及内容

1.3.1 本文的研究意义

1.3.2 本文的研究目的

1.3.3 本文的研究内容

第二章 砂砾石地层的特点、失稳模式及加固方法

2.1 砂砾石地层的定义及分类

2.2 砂砾地层的工程特性

2.3 砂砾石地层特征参数

2.4 砂砾石地层中定(导)向钻进存在的问题及表现

2.5 砂砾石地层中施工困难的原因分析

2.6 砂砾石地层经常出现的几种失稳模式

2.7 加固措施

2.8 随钻注浆加固措施概述

2.8.1 双斜孔注浆法

2.8.2 对穿随钻注浆法

2.9 小结

第三章 水泥浆液性能及渗透注浆理论研究

3.1 浆液流变特性概述

3.1.1 粘性流体

3.1.2 塑性流体

3.1.3 粘塑性流体

3.1.4 粘时变流体

3.2 水泥浆液流变特性分析研究

3.2.1 试验仪器设备及材料

3.2.2 试验方法及过程

3.2.3 试验数据分析

3.3 水泥水玻璃浆液物理性能室内试验研究

3.3.1 试验目的

3.3.2 试验材料

3.3.3 试验仪器和器皿

3.3.4 浆液基本性能测定的试验步骤

3.3.5 试验数据处理和结果分析

3.4 渗透注浆理论概述及研究

3.4.1 牛顿流体渗透注浆扩散公式概述

3.4.2 渗透注浆理论优化分析

3.4.3 水平渗透注浆理论研究

3.5 小结

第四章 孔壁稳定性分析

4.1 孔壁稳定性弹性力学分析

4.1.1 孔壁周围土体的应力分布

4.1.2 钻孔孔壁稳定性判断

4.2 小结

第五章 现场试验模拟分析

5.1 工程概况及场地工程地质条件

5.1.1 工程概况

5.1.2 区域地质概况

5.1.3 场地工程地质条件

5.2 工程特征分析及该项目面临的问题

5.2.1 根据对该工程的综合分析,该工程具有如下特征

5.2.2 该项目面临的问题

5.3 现场试验方案

5.3.1 拟采用的措旌

5.3.2 拟采用方案现场试验

5.3.3 注意事项及应急措施

5.4 孔壁稳定性数值模拟

5.4.1 有限元数值分析概述

5.4.2 非开挖水平钻孔孔壁稳定性分析

5.5 小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果