›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (11): 3221-3230.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于模型试验的劈裂注浆机制分析

李 鹏,张庆松,张 霄,李术才,张伟杰,李梦天,王 倩   

  1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061
  • 收稿日期:2014-03-10 出版日期:2014-11-11 发布日期:2014-12-10
  • 作者简介:李鹏,男,1989年生,博士研究生,主要从事深埋隧道突水突泥发生机理及注浆控制技术研究。
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展规划(973)项目(No. 2013CB036000);教育部新世纪优秀人才支持计划(No. NCET-11-0317);国家自然科学青年基金(No. 51209128)。

Analysis of fracture grouting mechanism based on model test

LI Peng, ZHANG Qing-song, ZHANG Xiao, LI Shu-cai, ZHANG Wei-jie, LI Meng-tian, WANG Qian   

  1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China
  • Received:2014-03-10 Online:2014-11-11 Published:2014-12-10

摘要: 依托钟家山隧道帷幕注浆工程,设计了一套大比例劈裂注浆模型试验装置,模拟断层破碎带劈裂注浆过程,通过布设监测元件记录,分析注浆过程关键参数的变化规律,通过开挖充填介质直观揭露浆脉分布特征。试验发现,注浆过程中土体劈裂压力呈现类似脉冲状变化规律,试验条件下土体启劈压力 0.12 MPa,与现有理论解进行了对比分析。基于浆液扩散形式转换、主次生劈裂通道饱和、新劈裂通道形成和后续次劈裂区域饱和4个阶段,分析了土体劈裂压力变化机制,提出了主、次生劈裂压力值界定方法,并对试验条件下7次主劈裂压力值、53次次生劈裂压力值进行了分析,发现主劈裂压力值呈递增规律。结合P-t曲线从能量角度将劈裂过程划分为土体劈裂能量积聚、劈裂和浆液能量转移3个阶段,通过开挖充填介质揭露浆脉的空间分区域分布规律和主、次生浆脉共存规律并分析其成因,在钟家山隧道帷幕注浆工程进行现场应用试验,进一步验证了试验结论的正确性。试验结论对于注浆理论的认知和注浆工程的应用有一定的指导作用。

关键词: 断层破碎带, 模型试验, 劈裂注浆, 劈裂压力, 主劈裂, 次生劈裂, 浆脉分布

Abstract: Based on the curtain grouting engineering of Zhongjiashan tunnel, a large-scale model test device is designed to simulate the process of fracture grouting in fault fracture zone. The variation law of key parameters during the grouting are recorded and analyzed by layouting monitoring components, and the distribution of grouting veins are exposed intuitively by excavating the filling medium. The test results show that the fracturing pressure presents a pulse-like law during the grouting process, and the first fracturing pressure under the conditions of this test is 0.12 MPa which is made a comparative analysis with the existing theoretical solution. The change mechanism of fracturing pressure is analyzed based on the conversion of slurry diffusion form, saturation of primary and secondary fracturing channels, formation of new fracturing channels and saturation of the follow-up fracturing zone. The definition methods of primary and secondary fracturing pressure are proposed; then 7 primary fracturing pressure and 53 secondary fracturing pressure under the conditions of this test are found to show an increasing law approximately. Based on the p-t curve, the fracturing process of soil are divided into 3 stages including the energy accumulation, soil fracturing and slurry energy transfer from the perspective of energy dissipation. The spatial distribution law and coexistence law of primary and secondary grouting veins are found by excavating the filling medium. The site application test is carried out in curtain grouting engineering of Zhongjiashan tunnel to verify the correctness of test results. The test results play a guiding role on the understanding of grouting theory and the application of grouting engineering to some extent.

Key words: fault fracture zone, model test, fracture grouting, fracturing pressure, primary fracture, secondary fracture, distribution of grouting veins

中图分类号: 

  • U 42
[1] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[2] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
[3] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[4] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[5] 王东坡, 陈政, 何思明, 陈克坚, 刘发明, 李明清, . 泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3363-3372.
[6] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
[7] 王钦科, 马建林, 陈文龙, 杨彦鑫, 胡中波, . 上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心 模型试验及计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3405-3415.
[8] 卢谅, 石通辉, 杨东, . 置换减载与加筋复合处理方法对路基不 均匀沉降控制效果研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3474-3482.
[9] 杨文波, 邹涛, 涂玖林, 谷笑旭, 刘雨辰, 晏启祥, 何川. 高速列车振动荷载作用下马蹄形断面隧 道动力响应特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3635-3644.
[10] 蔡雨, 徐林荣, 周德泉, 邓超, 冯晨曦, . 自平衡与传统静载试桩法模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3011-3018.
[11] 孙飞, 张志强, 易志伟. 正断层黏滑错动对地铁隧道结构影响 的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3037-3044.
[12] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[13] 周东, 刘汉龙, 仉文岗, 丁选明, 杨昌友, . 被动桩侧土体位移场的透明土模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2686-2694.
[14] 赵晓彦, 范宇飞, 刘亮, 蒋楚生, . 铁路台阶式加筋土挡墙潜在破裂面特征模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2108-2118.
[15] 储昭飞, 刘保国, 任大瑞, 宋宇, 马强, . 软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2172-2182.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[4] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[5] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[6] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[9] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .