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在碎石土注浆后,颗粒间的摩擦变化是怎样的?
发布时间:2025-11-12 10:36:18| 浏览次数:

在碎石土注浆后,颗粒间的摩擦变化主要体现在摩擦系数增大、摩擦稳定性增强以及摩擦对岩体整体性能影响改善这几个方面,以下是详细介绍:

摩擦系数增大

  • 物理填充减少滑动空间‌:注浆前,碎石土颗粒间存在较大间隙,颗粒容易发生相对滑动。注浆后,浆液填充了这些间隙,使颗粒间的接触更加紧密。例如,原本两颗碎石之间可能有数毫米的空隙,注浆后浆液将空隙填满,颗粒间的直接接触面积增大。根据摩擦原理,接触面积增大,摩擦力也会相应增大,摩擦系数随之提高。以某工程中的碎石土为例,注浆前颗粒间摩擦系数约为0.4,注浆后通过室内摩擦试验测得摩擦系数提高到了0.6左右。

  • 化学胶结增强粘结力‌:如果使用的是水泥基等具有化学胶结作用的注浆材料,水泥水化产物会在颗粒表面形成一层粘结膜。这层粘结膜不仅增加了颗粒间的粘结力,还会改变颗粒表面的粗糙度。粗糙的表面在相对滑动时会产生更大的摩擦阻力,从而提高摩擦系数。比如在一些含有黏土矿物的碎石土中,水泥注浆后,水泥与黏土发生化学反应,生成的胶凝物质使颗粒表面变得更加粗糙,摩擦系数显著提升。

摩擦稳定性增强

  • 减少颗粒松动和错动‌:注浆前,碎石土在受到外力作用时,颗粒容易发生松动和错动,导致摩擦力不稳定。注浆后,浆液将颗粒牢固地粘结在一起,形成了一个相对稳定的整体结构。当受到外力时,颗粒之间的相对位移减小,摩擦力能够保持相对稳定。例如,在边坡工程中,注浆前的碎石土边坡在雨水冲刷或振动作用下,颗粒容易滑动,边坡稳定性差;注浆后,颗粒间的摩擦稳定性增强,边坡能够更好地抵抗外力作用,保持稳定。

  • 抵抗环境因素影响‌:环境因素如湿度、温度等会对碎石土颗粒间的摩擦产生影响。注浆前,湿度变化可能导致颗粒间的水分含量改变,从而影响摩擦力;温度变化可能引起颗粒的热胀冷缩,导致颗粒间间隙变化,影响摩擦稳定性。注浆后,浆液形成的结构能够在一定程度上抵抗这些环境因素的影响。例如,在潮湿环境下,注浆后的碎石土颗粒间的水分被浆液阻隔,不会因水分过多而导致摩擦力大幅下降;在温度变化时,浆液的粘结作用能够限制颗粒的热胀冷缩,保持摩擦的稳定性。

摩擦对岩体整体性能影响改善

  • 提高抗剪强度‌:颗粒间摩擦力的增大直接提高了碎石土的抗剪强度。抗剪强度是岩体抵抗剪切破坏的能力,在土木工程中,如地基承载、边坡稳定等方面,抗剪强度是一个重要的指标。注浆后,由于颗粒间摩擦系数增大和摩擦稳定性增强,碎石土的抗剪强度得到显著提高。例如,在某建筑地基处理工程中,注浆前碎石土地基的抗剪强度较低,无法满足建筑物的承载要求;注浆后,通过现场剪切试验测得抗剪强度提高了约30%,能够安全地承载建筑物的重量。

  • 增强整体稳定性‌:摩擦力的改善使得碎石土整体结构更加稳定。在边坡、堤坝等工程中,稳定的结构能够防止滑坡、坍塌等灾害的发生。注浆后的碎石土边坡,由于颗粒间摩擦力的增强,能够更好地抵抗重力、水流等外力的作用,保持边坡的稳定。例如,在一个山区公路边坡治理工程中,注浆前边坡经常发生小规模的滑坡;注浆后,经过一段时间的观察和监测,边坡未再出现滑坡现象,整体稳定性得到了显著增强。



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