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注浆后,碎石土的热胀冷缩是如何改变的?
发布时间:2025-11-12 10:40:39| 浏览次数:

     

在现场检测注浆后岩体力学性能时,为避免干扰因素,可从检测前准备、检测过程控制、检测后处理三个阶段采取针对性措施,以下是详细介绍:

检测前准备阶段

  • 详细勘察现场环境

    • 了解现场的地质构造、地下水位、周边建筑物及交通等情况。例如,若现场存在地下暗河,其水流可能会对注浆区域产生冲刷和渗透影响,导致检测结果不准确。在检测前需通过地质勘探等手段明确暗河的位置、走向和流量,评估其对检测的潜在干扰,并在检测方案中制定相应的规避措施。

    • 关注周边建筑物的振动源,如工厂的机械设备、交通干线的车辆行驶等。这些振动可能会传递到注浆岩体,影响检测数据的稳定性。对于存在明显振动源的现场,应选择振动较小的时段进行检测,如避开工厂生产高峰期、交通高峰期等。

  • 合理选择检测设备和仪器

    • 根据检测项目和现场条件,选用精度高、稳定性好、抗干扰能力强的检测设备和仪器。例如,在进行钻孔取芯检测时,选择钻进平稳、钻头质量可靠的钻机,能够减少钻孔过程中的偏差和振动,保证岩芯的完整性。

    • 对选用的设备和仪器进行全面的校准和检查,确保其处于正常工作状态。例如,在使用静力载荷试验设备前,要对千斤顶、压力传感器等进行校准,保证加载的准确性和测量的精度。

  • 制定详细的检测方案

    • 明确检测的位置、深度、间距等参数,确保检测点具有代表性。例如,在注浆区域均匀布置检测点,避免集中在某一局部区域,以全面反映注浆后岩体的力学性能。

    • 根据现场环境和检测要求,合理安排检测顺序和时间。例如,对于需要多次检测的项目,应保证每次检测的条件尽量一致,减少因时间差异导致的干扰。

检测过程控制阶段

  • 规范操作检测设备

    • 严格按照设备的操作规程进行操作,避免因操作不当引入误差。例如,在进行动力触探试验时,要控制落锤的高度和频率,保证每次锤击的能量一致。

    • 操作人员要具备熟练的技能和丰富的经验,能够及时处理检测过程中出现的问题。例如,在钻孔取芯过程中,如果遇到岩芯卡钻等情况,操作人员应能够迅速采取正确的措施,如调整钻进参数、使用解卡工具等,避免岩芯损坏或检测中断。

  • 控制现场环境干扰

    • 在检测过程中,尽量减少现场人员和设备的活动,避免对检测区域产生额外的振动和干扰。例如,在静力载荷试验时,要求无关人员远离试验区域,停止周边可能产生振动的作业。

    • 对于一些不可避免的干扰因素,如天气变化(风、雨等),要采取相应的防护措施。例如,在进行露天检测时,遇到大风天气,要对检测设备进行固定,防止其被风吹动影响检测结果;遇到降雨天气,要搭建防雨棚,避免雨水对检测设备和岩体的影响。

  • 实时监测和记录检测数据

    • 使用数据采集系统实时记录检测过程中的各项数据,确保数据的完整性和准确性。例如,在进行应力监测时,通过应力计和数据采集仪实时采集岩体内部的应力变化数据,并及时存储。

    • 对检测过程中出现的异常数据要及时进行分析和判断,确定是否为干扰因素所致。如果是干扰因素引起的,应重新进行检测或采取相应的修正措施。例如,在变形监测中,如果发现某个监测点的变形数据突然异常增大,要检查周边是否存在施工活动、地质变化等因素的影响,并进行复测或修正。

检测后处理阶段

  • 数据筛选和整理

    • 对采集到的检测数据进行筛选,剔除明显异常或受干扰严重的数据。例如,在分析动力触探试验数据时,如果发现某个锤击数与周边数据相差过大,且无法合理解释其原因,应将其剔除。

    • 对筛选后的数据进行整理和分类,按照检测项目和检测位置进行归档,便于后续的分析和比较。

  • 误差分析和修正

    • 分析检测过程中可能存在的误差来源,如设备误差、操作误差、环境误差等,并评估其对检测结果的影响程度。例如,对于静力载荷试验,设备的精度误差可能会导致承载力特征值的测量结果存在一定的偏差。

    • 根据误差分析结果,采用相应的修正方法对检测数据进行修正,提高检测结果的准确性。例如,对于因设备误差引起的数据偏差,可以通过校准系数进行修正;对于因环境因素引起的数据波动,可以采用滤波等方法进行处理。

注浆对岩体的稳定性具体提升多少?            

注浆对岩体稳定性的提升程度难以用单一确切数值量化,会因岩体初始状态、注浆参数、地质环境等因素而有所不同,不过可从强度提升、变形控制、抗渗性增强几个关键方面,结合具体场景与试验数据来分析其提升效果:

强度提升

  • 单轴抗压强度‌:在一些破碎岩体注浆加固工程中,注浆前岩体的单轴抗压强度可能只有5 - 10MPa。通过合理选择注浆材料(如超细水泥基注浆材料)和注浆工艺(如高压劈裂注浆),注浆后岩体的单轴抗压强度可提升至15 - 30MPa,提升幅度可达100% - 200%。例如,某矿山巷道围岩注浆加固项目,注浆前巷道周边破碎岩体的单轴抗压强度平均为8MPa,注浆后通过室内岩石试件试验测得单轴抗压强度平均达到22MPa,强度显著提高,有效增强了岩体的承载能力。

  • 抗剪强度‌:注浆能增加岩体颗粒间的粘结力和摩擦力,从而提高岩体的抗剪强度。以含软弱夹层的岩体为例,注浆前软弱夹层的抗剪强度指标(内摩擦角φφ和粘聚力cc)较低,内摩擦角可能只有15° - 20°,粘聚力可能小于0.1MPa。注浆后,软弱夹层的抗剪强度指标明显改善,内摩擦角可提高到25° - 35°,粘聚力可提升至0.2 - 0.5MPa。在一个水电站坝基软弱夹层注浆处理工程中,注浆前软弱夹层的抗剪断强度参数为φ=18φ=18c=0.08MPac=0.08MPa,注浆后通过现场直剪试验测得φ=30φ=30c=0.35MPac=0.35MPa,大大提高了坝基的稳定性。

变形控制

  • 弹性模量‌:注浆可以改善岩体的结构,提高岩体的弹性模量,减少岩体在受力时的变形。在一些软弱岩体中,注浆前岩体的弹性模量可能只有1 - 5GPa。注浆后,岩体的弹性模量可提高到5 - 15GPa。例如,某隧道穿越软弱围岩地段,注浆前围岩的弹性模量平均为3GPa,在隧道开挖过程中变形较大。注浆加固后,通过现场变形监测和室内试验分析,围岩的弹性模量平均提高到8GPa,隧道的变形量明显减小,保证了隧道施工和运营的安全。

  • 变形量‌:通过注浆加固,岩体的变形量可显著降低。以一个边坡工程为例,注浆前边坡在自重和外部荷载作用下,最大位移可达数十厘米,存在滑坡风险。注浆后,边坡的稳定性得到增强,最大位移减小到几厘米以内。具体来说,在某公路边坡注浆治理项目中,注浆前通过数值模拟和现场监测,预测边坡在暴雨等不利工况下的最大位移为30cm。注浆加固后,经过实际监测,边坡在相同工况下的最大位移仅为5cm,有效控制了边坡的变形。

抗渗性增强

  • 渗透系数‌:注浆材料填充岩体中的孔隙和裂隙,能有效降低岩体的渗透系数。在一些渗漏严重的岩体中,注浆前岩体的渗透系数可能大于103cm/s10−3cm/s。注浆后,岩体的渗透系数可降低到106108cm/s10−610−8cm/s以下。例如,某水库大坝基础存在渗漏问题,注浆前通过现场注水试验测得基础岩体的渗透系数为5×103cm/s5×10−3cm/s。注浆处理后,再次进行注水试验,测得渗透系数降低到2×107cm/s2×10−7cm/s,大大提高了大坝的抗渗能力,保障了水库的安全运行。

注浆对岩体的具体作用机制是怎样的?            

注浆对岩体的作用机制较为复杂,主要涉及物理填充、化学胶结、力学加固以及改善岩体环境等多个方面,以下为你详细介绍:

物理填充作用

  • 填充孔隙和裂隙

    • 岩体中存在着各种不同尺寸的孔隙和裂隙,这些孔隙和裂隙会降低岩体的完整性和强度。注浆时,注浆材料以浆液的形式被注入到岩体中,浆液会在压力的作用下填充这些孔隙和裂隙。例如,在砂岩岩体中,存在着大量的微小孔隙和不规则裂隙,超细水泥浆液可以渗透到这些孔隙和裂隙中,将其填充密实,使岩体变得更加致密。

    • 对于一些宽度较大的裂隙,可采用分级注浆的方式,先注入颗粒较粗的浆液填充大裂隙,再注入颗粒较细的浆液填充小裂隙和微孔隙,从而达到全面填充的效果。

  • 改善岩体结构

    • 通过填充孔隙和裂隙,注浆改变了岩体的内部结构,使原本松散、破碎的岩体变得更加连续和完整。例如,在破碎带岩体中,注浆后原本相互分离的岩块被浆液连接在一起,形成了一个整体,提高了岩体的整体性和稳定性。

    • 注浆还可以调整岩体的孔隙结构,降低孔隙率,减少岩体的渗透性,从而提高岩体的抗渗能力。

化学胶结作用

  • 水泥水化反应

    • 当使用水泥基注浆材料时,水泥与水发生水化反应,生成水化硅酸钙、氢氧化钙等胶凝物质。这些胶凝物质具有很强的粘结性,能够将岩体中的颗粒和裂隙壁牢固地粘结在一起。例如,普通硅酸盐水泥注浆后,水化反应生成的水化硅酸钙凝胶会在岩体颗粒表面形成一层粘结膜,将颗粒紧密地连接在一起,增强了岩体的强度。

    • 水泥水化反应还会产生一定的热量,在一定程度上促进浆液的凝固和硬化,加快注浆体的形成。

  • 化学灌浆材料的胶结作用

    • 化学灌浆材料如环氧树脂、聚氨酯等,具有优异的粘结性能和化学稳定性。这些材料注入岩体后,能够与岩体中的矿物质发生化学反应,形成牢固的化学键,从而将岩体颗粒紧密地结合在一起。例如,环氧树脂灌浆材料注入岩体裂隙后,会与裂隙壁的岩石发生化学反应,在裂隙表面形成一层高强度的粘结层,有效提高了岩体的抗剪强度。

力学加固作用

  • 劈裂加固

    • 在高压注浆过程中,浆液会对岩体产生劈裂作用。当注浆压力超过岩体的抗拉强度时,岩体中会产生新的裂隙,浆液会沿着这些新裂隙进一步渗透和扩散,形成相互交织的浆脉网络。这些浆脉网络就像钢筋一样,能够承受一定的拉力和剪力,从而提高岩体的整体强度和稳定性。例如,在软弱岩体中进行高压劈裂注浆,浆脉可以将软弱岩体分割成多个小块,同时又将这些小块连接成一个整体,增强了岩体的承载能力。

  • 挤压加固

    • 注浆时,浆液在岩体孔隙和裂隙中扩散,会对周围的岩体产生挤压作用。这种挤压作用可以使原本松散的岩体颗粒变得更加紧密,提高岩体的密实度和强度。例如,在砂层注浆加固中,浆液注入砂层后,会对砂粒产生挤压,使砂粒之间的空隙减小,砂层的密度增大,从而提高砂层的承载能力和抗变形能力。

改善岩体环境作用

  • 防渗堵水

    • 注浆材料填充岩体中的孔隙和裂隙后,能够有效阻止地下水的渗透和流动,降低岩体的渗透性。这对于防止水库、坝基、隧道等工程中的渗漏问题具有重要作用。例如,在水库大坝基础注浆处理中,通过注浆形成一道防渗帷幕,能够减少大坝的渗漏量,保证大坝的安全运行。

  • 防止风化

    • 注浆后,岩体表面被浆液覆盖,形成一层保护膜,能够阻止空气、水分等外界因素对岩体的侵蚀和风化作用。例如,在一些露天矿山边坡注浆加固中,注浆可以保护边坡岩体免受雨水冲刷和风化剥蚀,延长边坡的使用寿命。

挤压加固作用对岩体的具体影响有哪些?            

挤压加固作用对岩体有着多方面具体影响,主要体现在增强岩体密实度、提升岩体强度、改善岩体变形特性、优化岩体应力状态几个方面,以下为你详细阐述:

增强岩体密实度

  • 减少孔隙体积‌:注浆过程中,浆液在压力作用下进入岩体孔隙和裂隙。原本松散的岩体颗粒间存在大量空隙,浆液填充这些空隙后,使得孔隙体积大幅减小。例如在砂岩注浆工程里,注浆前砂岩孔隙率可能达20% - 30%,注浆后孔隙率可降至10% - 15%,岩体变得更加密实。

  • 提高颗粒排列紧密性‌:挤压作用使岩体颗粒相互靠近,排列更加紧密有序。以碎石土为例,注浆前碎石颗粒间存在较大间隙,注浆后浆液的挤压让碎石颗粒重新排列,间隙变小,整体结构更紧密。

提升岩体强度

  • 增加颗粒间摩擦力和粘结力‌:浆液填充孔隙后,在岩体颗粒间形成粘结作用,同时挤压使颗粒间接触更紧密,摩擦力增大。比如在软弱黏土岩体注浆中,注浆前黏土颗粒间粘结力弱,强度低;注浆后浆液与黏土颗粒结合,颗粒间摩擦力和粘结力提升,岩体单轴抗压强度可从几兆帕提高到十几兆帕。

  • 形成整体承载结构‌:挤压加固让原本分散的岩体颗粒或岩块连接成整体,共同承受外力。在破碎岩体边坡注浆加固中,注浆前破碎岩体易滑落;注浆后形成整体结构,能承受更大荷载,提高了边坡稳定性。

改善岩体变形特性

  • 降低压缩性‌:密实的岩体在受力时更难被压缩,变形量减小。例如在建筑地基注浆处理中,注浆前地基在荷载作用下沉降较大;注浆后地基岩体密实度提高,压缩性降低,相同荷载下沉降量明显减少,保障了建筑物安全。

  • 提高弹性模量‌:岩体弹性模量反映其抵抗变形能力,挤压加固后岩体弹性模量增大。以隧道围岩注浆为例,注浆前围岩弹性模量低,开挖时变形大;注浆后弹性模量提高,变形得到有效控制,利于隧道施工和长期稳定。

优化岩体应力状态

  • 调整应力分布‌:注浆挤压改变了岩体内部应力分布,使应力更均匀。在地下洞室注浆中,注浆前洞室周边岩体应力集中,易产生破坏;注浆后应力重新分布,避免了局部应力过大,提高了岩体稳定性。

  • 增强岩体抗剪能力‌:挤压加固使岩体抗剪强度指标(内摩擦角和粘聚力)提高。在边坡工程中,注浆后岩体内摩擦角和粘聚力增大,抗剪能力增强,能有效抵抗剪切力,防止边坡滑坡。

在碎石土注浆后,颗粒间的摩擦变化是怎样的?            

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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