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
制定详细的检测方案
检测过程控制阶段
规范操作检测设备
控制现场环境干扰
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
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φ和粘聚力c)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=18∘,c=0.08MPa,注浆后通过现场直剪试验测得φ=30∘,c=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
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
化学胶结作用
力学加固作用
改善岩体环境作用
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
优化岩体应力状态
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。