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注浆理论之劈裂注浆理论

来源:未知 时间:2018-12-03 09:46 热度:

      在注浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩石或土体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张,或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可注性和浆液的扩散距离增大。这种注浆法所用的注浆压力相对较高。
      劈裂注浆是目前应用最广泛的一种注浆方法,其理论远远滞后其应用。劈裂注浆是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中,当液体压力超过劈裂压力(渗透注浆和压密注浆的极限压力)时土体产生水力劈裂,也就是在土体内突然出现一裂缝,于是吃浆量突然增加。劈裂面发生在阻力最小主应力面,劈裂压力与地基中的主应力及抗拉强度成正比,浆液愈稀,注入愈慢,则劈裂压力愈小。劈裂注浆在钻孔附近形成网状浆脉,通过浆脉挤压土体和浆脉的骨架作用加固土体。
      劈裂注浆是一个先压密后劈裂的过程。浆液在土体中流动分为三个阶段:
      第一阶段——鼓泡压密阶段。刚开始注浆,浆液所具备的能量不大,不能劈裂地层,浆液聚集在注浆管孑L附近,形成椭球形泡体挤压土体。劈裂注浆初始阶段吃浆量少,而压力增长快,说明土体尚未裂开,注浆过程中的第一个峰值压力即为启裂压力;启裂压力前的劈裂注浆阶段称为鼓泡压密阶段(与压密注浆相似)。
      第二阶段——劈裂流动阶段。当压力大到一定程度时(启裂压力),浆液在地层中产生劈裂流动,劈裂面发生在阻力最小的小主应力面。当地层存在已有的软弱破裂面,先沿着软弱面劈裂流动。当地层比较均匀时,初始劈裂面是垂直的。
      劈裂流动阶段的基本特征是,压力值先是很快降低,维持在一低压值左右摆动,但是由于浆液在劈裂面上形成的压力推动裂缝迅速张开,而在裂缝的最前端出现应力集中,所以这时压力虽然低,却能使裂缝迅速发展。
      第三阶段——被动土压力阶段。裂缝发展到一定程度,注浆压力又重新上升,地层中大小主应力同时发生变化,水平向主应力转化为被动土压力状态(即水平主应力为最大主应力),这时需要有更大的注浆压力才能使土中裂缝加宽或产生新的裂缝,出现第二个压力峰值,由于此时水平向压力大于垂直向压力,地层出现水平向裂缝(即二次劈裂)。
      被动土压力阶段是劈裂注浆加固土地基的关键阶段,垂直劈裂后大量注浆,使小主应力有所增加。缩小了大小主应力之间的差别,提高了土体的稳定性,在产生水平劈裂后形成水平方向的浆脉时,就可能使基础上抬和纠偏。浆脉网的作用是提高土体的法向应力之和,并提高土体的刚度。

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