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原文传递高速铁路软粘土地基压密注浆及劈裂注浆试验研究

论文题名：	高速铁路软粘土地基压密注浆及劈裂注浆试验研究
关键词：	高速铁路;粘土地基;注浆加固;模型试验;流动扩散规律
摘要：	近年来，高速铁路在我国得到了跨越式发展，其长期使用性能值得关注。地基和路基的稳固是高速铁路安全运营的控制性因素，而地基和路基一旦出现性能劣化将直接威胁高速铁路的正常服役。因此，一方面需要开展如何保持高速铁路下部结构安全服役的结构状态和长期性能的研究，另一方面也要加强运营维护技术尤其是病害快速修复技术的研究。目前，注浆加固是地基病害整治的主要手段之一，但是注浆理论研究落后于工程实践，缺少配套的可以直接指导注浆施工的注浆理论和相关技术研究成果。本文通过理论分析、室内模型试验等方法探究了软粘土中注浆浆液的流动扩散规律以及对土体的加固效果，旨在丰富注浆理论，为软粘土地基中注浆加固的实施提供借鉴。得到的主要研究成果如下: 　　 (1)建立了扩孔理论计算模型，考虑浆液流变特性和土体特性，初步推导出了注浆中土体的应力应变变化特性以及注浆后土层的加固和抬升规律。　　首先，将注浆孔周围土体划分为塑性变形区和弹性变形区，推导了各区域的应力场和位移场;其次，在扩孔理论的基础上又考虑了单液水泥浆的流变特性、粘时变特性和粘土的土体特性，应用浆液在土体中的流变理论，从理论上分析了注浆量、注浆压力、浆液水灰比以及土体参数对注浆范围的影响，探究了起劈压力大小的确定方法。最后，将上述的注浆加固理论进一步延伸，探索注浆后地表的抬升理论，利用镜像原理推导注浆抬升量。将上述理论分析结果与注浆试验相结合，得到了粘土中注浆的一些规律性认识，有助于实现预期的注浆效果，指导工程实践，便于推广应用。　　 (2)自行研制了一套室内高压注浆试验系统和装置，设计了完整的软粘土室内模型注浆试验方案。　　研制成功的试验系统可以通过在模型表面施加不同的竖向柔性荷载来模拟不同深度处的土体，可以实现注浆土体土体和原状土体的分离。利用空气压力和气液转换装置实现压力注浆过程，通过调压阀和压力监测器实现注浆压力的双向控制;在土体中埋设土压力盒和孔隙水压力计来监测注浆过程中土压和水压的变化规律，从而充分探究粘土中的注浆性状。　　 (3)根据室内模型注浆试验结果探究了不同注浆条件下注浆浆液在粘土中的扩散规律，分析了注浆参数对土体加固效果的影响规律。　　利用试验过程中监测到的注浆时的土压力数据、孔隙水压力数据、注浆量数据、注浆压力数据和试验结束后模型开挖过程中的发现的浆泡、浆脉特征来分析不同注浆条件下浆液在粘土中的扩散规律，得到了注浆压力和浆液水灰比对注浆性状的影响规律。提出了类似土层条件下的“启劈压力”的经验值。通过提取注浆土体和原状土体的土样进行室内常规剪切试验和压缩固结试验，得出了注浆后土体物理力学效能改善的程度以及注浆参数对土体加固效果的影响规律。
作者：	张宝文
专业：	道路与铁道工程
导师：	苏谦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文