黄土隧道富水地段施工地质灾害注浆加固技术研究

摘要

随着我国一带一路战略方针的实施，黄土地区隧道的修建越来越多。而黄土隧道富水地段的围岩强度低、变形大及自稳能力差等特点造成了黄土隧道富水地段时常发生施工地质灾害。针对黄土隧道富水地段的施工地质灾害常采用水泥-水玻璃注浆加固，而在注浆参数的选择及注浆加固后复合土体的强度取值往往凭借着工程经验，造成了方案设计的不合理及实际注浆量的浪费，因此对水泥-水玻璃加固技术的研究是很有必要的。
　　本文以十天高速公路长道隧道为研究对象，结合长道隧道出现的地质灾害，通过室内试验、室外注浆模拟试验、数值分析以及监控量测等手段研究了水泥-水玻璃注浆主要注浆参数及注浆效果，得到主要研究内容及成果如下：
　　（1）用倒杯法测试水泥-水玻璃凝胶时间，试验表明在不同水灰比、水泥-水玻璃浓度和水泥水玻璃体积比下，凝胶时间在29~134s之间，黄土隧道富水段水灰比应选取0.6~1.0，水玻璃浓度取30~35oBe'，水泥水玻璃体积比取1:1。
　　（2）按照浆液掺入比作为控制指标，进行水泥-水玻璃注浆加固湿软黄土试验，并制作试块，养护后进行无侧限抗压强度试验，得出了7d养护龄期下，不同浆液掺入比、不同浆液配合比的试块的抗压强度在40.8~247.5kPa之间，弹性模量值在33.5~191.8MPa之间；28d养护龄期下，不同浆液掺入比、不同浆液配合比的试块的抗压强度在94.6~362.8kPa之间，弹性模量值在55.7~316.3MPa之间。
　　（3）开展室外注浆模拟试验及平板载荷试验，得到了注浆初压为0.4MPa，终压为1.0MPa下，浆液的扩散半径700mm，注浆后土体的变形模量为18.8MPa。
　　（4）利用MIDAS/GTS有限元数值分析，对不同注浆圈厚度隧道开挖的位移和初期支护的受力情况进行分析，得到了注浆圈厚度5m为合理厚度，最后再通过监控量测分析，证明了处治措施的可行性。
　　长道隧道实例表明，针对黄土隧道富水地段施工地质灾害的注浆加固，本文的研究方法和结论可作为类似工程参考。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.3研究内容及技术路线

第二章 长道隧道施工地质灾害特征及原因分析

2.1工程地质条件

2.2隧道施工及设计情况

2.3隧道施工灾害情况

2.4隧道施工地质灾害发生原因分析

2.5小结

第三章水泥-水玻璃注浆加固试验

3.1概述

3.2水泥-水玻璃凝胶时间试验

3.3水泥-水玻璃浆液加固黄土室内试验

3.4水泥-水玻璃浆液加固黄土室外模拟试验

3.5小结

第四章 长道隧道施工地质灾害处治措施

4.1概述

4.2隧道处治方案的选择

4.3施工灾害处治方案的数值模拟分析

4.4小结

第五章 长道隧道施工地质灾害处治措施效果评价

5.1概述

5.2监控量测的目的

5.3监控的内容及方法

5.4监控量测数据处理分析

5.5小结

结论与建议

主要结论

进一步建议

参考文献

研究生期间参与课题及发表论文

致谢