岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 607-618.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1592

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桩-浆联合模式下土遗址裂隙注浆加固机制

崔凯1, 2,于翔鹏1,吴国鹏1,许鹏飞1,葛诚瑞1   

  1. 1. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃 兰州 730050; 2. 兰州大学 西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州 730000
  • 收稿日期:2023-10-24 接受日期:2024-01-21 出版日期:2024-09-18 发布日期:2024-09-21
  • 通讯作者: 于翔鹏,男,1993年生,博士研究生,主要从事西北地区土遗址裂隙注浆修复方面的研究。E-mail: 1846755669@qq.com
  • 作者简介:崔凯,男,1980年生,博士,教授,博士生导师,主要从事西北地区岩土体劣化破坏和岩土质文物保护等方面的研究工作。 E-mail: cuik09@lut.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.52068050);国家重点研发计划课题(No.2023YFF0905902)。

Reinforcement mechanism of fissure grouting in earthen sites under pile-slurry combination

CUI Kai1, 2, YU Xiang-peng1, WU Guo-peng1, XU Peng-fei1, GE Cheng-rui1   

  1. 1. Western Center for Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 2. Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China, Ministry of Education, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu 730000, China
  • Received:2023-10-24 Accepted:2024-01-21 Online:2024-09-18 Published:2024-09-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52068050) and the National Key Research and Development Plan (2023YFF0905902).

摘要: 桩−浆联合修复土遗址裂隙加固效果显著,加固机制复杂尚待明晰。基于固体传热、非饱和渗透理论,结合生石灰非等温水化进程和桩−浆−土的动态变化关系,建立了该过程中水−热−力耦合的三维扩散模型并进行求解,通过现场注浆试验过程的实时监测结果与有限元模拟结果的比对以揭示其加固机制。结果一致表明:石灰桩和浆液中生石灰都在极短时间内达到较高的反应程度,60 min时反应程度分别达到87%和76%;裂隙周边夯土中各物理场均呈现出以浆液和石灰桩为中心,距离裂隙越远数值越低的分布规律;浆液和石灰桩中80%的水分和69%的水化热被有效用于加固过程;归一化处理后得到该过程中温度、水分、膨胀压力作用的有效影响范围分别为裂隙宽度的2.4倍、0.7倍和1.4倍。该研究为桩−浆联合修复土遗址裂隙新方法提供了理论支持。

关键词: 土遗址, 桩-浆联合, 水化反应, 加固机制, 有效影响范围

Abstract: The reinforcement of fissure grouting with lime pile in earthen sites is effective, but the mechanism remains complex and unclear. A three-dimensional thermal-hydrological-mechanical model is established and calculated using finite element method, based on the theory of heat conduction and unsaturated permeability, combined with the non-isothermal hydration process of quicklime and the dynamic relationship of the lime pile, slurry, and rammed soil. By comparing the monitoring results of in-situ grouting test process and the finite element simulation results, the reinforcement mechanism is revealed. The results show that the quicklime in the lime pile and slurry reaches a high degree of reaction in a very short time, achieving 87% and 76% reaction degrees at 60 min, respectively. The physical fields in rammed soil around the fissure indicate that the slurry and lime pile act as the center, with values decreasing as the distance from the fissure increases. In this process, 80% of the water in the pile and slurry and 69% of the hydration heat are effectively utilized. After normalization, the quantitative effective influence ranges of temperature, water and expansion stress are determined to be 2.4 times, 0.7 times and 1.4 times the width of the fissure, respectively. This paper provides theoretical support for the new method of fissure grouting in earthen sites under pile-slurry combination.

Key words: earthen sites, pile-slurry combination, hydration reaction, reinforcement mechanism, effective influence range

中图分类号: TU473
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