粘度时变材料在松散架空地层锚索注浆中的应用研究

摘要

社会在发展，科技在进步，随着世界经济的复苏及相关技术的进步，建设工程是紧跟其后。建设工程的飞速发展，注浆技术日新月异，很大程度上是因为注浆材料的不断改良与提升，使得世界各地高层建筑拔地而起。但在地质类型复杂多变，山麓堆积较厚，陡倾宽缝、松散架空的地层中建设工程，很多业内人士在松散、松散架空地层中注浆方面是费尽了脑筋。很多施工队伍面临着普通水泥浆“灌不住”、“顺缝跑”等问题。粘度时变性浆材SJP系列材料的应用在很多建设工程上得到了施工队伍的认可。该系列产品已应用于锦屏一级水电站、金顶水电站及汶川地震灾区等多种强卸荷拉裂（松弛）及地震损伤岩体注浆施工中，取得了明显的社会和经济效益。然而该材料在松散松散架空地层锚索注浆工程中的应用还没有相关研究及定论，本文通过对普通水泥浆及SJP浆材各参数性能的测试与对比，进行室内扩散性试验及室内模拟锚索（杆）锚固体的拉拔试验，最后进行工作区现场锚索注浆试验及拉拔试验。
　　1)材料基本性能的测试与对比:对比在不同配合比下普通水泥浆与SJP浆材的工作性能，胶凝性能。验证了SJP浆材具有初配流动性好，在调控SJP外掺剂量的同时改变浆材的流动性，可泵性，控制浆材的初凝与终凝时间，前期强度提升快，后期强度增强的特性。
　　2)对比普通水泥浆与SJP浆材的水化模式，水化进程与水化动力学，浆液流变性能及浆材的作用机理。为试验浆液参数的选取奠定了基础。
　　3)试验进行了水灰比为0.4、0.5、0.6的普通水泥浆材及水灰比为0.5、0.6、0.8的SJP浆材不同掺量的配制和基本性能测试，再一次验证了前人对SJP浆材的试验数据，为本文试验的选取及设计做了重要的指导。
　　4)进行普通水泥浆与SJP浆材在室内模拟锚索（杆）锚固体的拉拔试验，在不考虑围岩摩阻及径向刚度的情况下，对比不同水灰比下普通水泥浆与SJP浆材形成的锚固体与索体的极限拉拔力，进行锚索有效锚固长度和极限握裹力的计算，判断出不同浆材形成的结石体与钢筋、钢绞线之间的粘结力。试验得出了同等养护条件下及相同水灰比下的SJP浆材前期的抗拔力较普通水泥浆材的抗拔力上升较快，后期抗拔力也有所提升，这对工期要求紧迫的工程无疑是个大的收获。
　　5)对比普通水泥浆与SJP浆材的室内模拟松散松散架空介质中的扩散性能，通过控制注浆压力、不同水灰比下浆材随时间的扩散情况及最终扩散直径的规律进行分析，收集相关数据，对试验结果进行拟合，建立相关方程。在实际工程中进行应用，选定特定水灰比，分析注浆压力，注浆量，注浆时间的变化规律与浆液扩散直径方程中的参数的取值进行对比，实际工程与试验结果吻合较好。验证了在松散架空地层中同一注浆压力下通过调控不同水灰比及SJP材料的剂量的情况下可以有效控制浆液扩散的半径。
　　试验收集了相关数据，通过对数据的分析，建立方程式，在实际工程应用当中对照取值，取得良好的成效。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外注浆技术与注浆材料研究现状

1．2．1 国内注浆技术与之伴生的注浆材料的发展

1．2．2 国外注浆技术与之伴生的注浆材料的发展

1．3 注浆材料的发展现状与存在的问题

1．3．1 注浆材料发展现状

1．3．2 注浆材料存在的问题

1．4 研究的内容、目的、技术路线

1．4．1 研究的内容、目的

1．4．2 技术路线

2．1 工作区范围

2．1．1 位置与交通

2．2 工作区工程地质条件

2．2．1 不稳定斜坡体形态及边界特征

2．2．2 不稳定斜坡体变形特征

2．2．3 不稳定斜坡物质结构特征

2．2．4 不稳定地层斜坡水文地质特征

2．3 锚索孔注浆设计及问题

2．3．1 锚索孔的布置与设计

2．3．2 锚索孔注浆过程

2．3．3 普通水泥浆在锚孔中灌浆中存在的问题及分析

2．4 解决问题的方法

第3章 SJP浆材基本性能及水化机理的研究

3．2 SJP型浆材的基本性能

3．2．1 浆液的稳定性对比

3．2．2 浆液的流动性对比

3．2．3 SJP浆液的可泵时间对比

3．2．4 SJP浆液的凝胶时间对比

3．2．5 SJP浆液的抗压强度对比

3．3 硅酸盐水泥水化的研究进展

3．3．1 硅酸盐水泥矿物的水化过程的研究

3．3．2 化学外掺剂在硅酸盐水泥浆的应用现状

3．4 SJP外掺剂在硅酸盐水泥浆中水化的研究

3．4．1 SJP浆材组成与水化模式

3．4．2 SJP浆材作用机理

3．4．3 SJP浆液流变性能

3．5 分析

第4章 SJP浆材与纯水泥浆材的对比试验

4．1 工作区数据

4．1．1 地质参数的取值

4．1．2 锚索注浆指标要求

4．2 试验的确定

4．2．1 试验参数的研究

4．2．2 试验方法的选取

4．2．3 试验效果检验的判定标准

4．3 试验原材料及设备

4．3．1 试验原材料

4．3．2 试验设备

4．4．1 制浆

4．4．2 浆液基本性能的测试对照

4．4．3 试件的制作

4．4．4 自由渗透试验

4．4．5 扩散试验

第5章 浆材试验结果分析

5．1 浆液基本性能测试结果

5．1．1 水泥浆液基本性能数据

5．1．2 SJP型浆液基本性能数据的验证与对照

5．1．3 普通水泥浆液与SJP型浆液基本性能对比

5．2 拉拔及抗压试验

5．2．1 拉拨试验结果及分析

5．2．2 浆液结石体抗压强度结果及分析

5．2．3 浆液拉拔力与结石体强度的关系

5．3 浆液自由渗透试验

5．3．1 渗透注浆理论

5．3．2 浆液自由渗透试验结果

5．4．1 自由扩散结果分析

5．4．2 压力扩散试验结果分析

5．4．3 试验分析

第6章 SJP浆材在松散架空地层锚索注浆中的应用

6．1．1 锚索、锚杆孔的布置

6．1．1 注浆工艺

6．1．2 SJP注浆要素

6．1．3 SJP注浆结果

6．2 SJP注浆材料与水泥浆的注浆对比分析

6．2．1 锚索拉拔试验

6．3 效果分析

结论

致谢

参考文献